中文摘要：

新能源汽车用锂离子电池的发展存在的最大障碍是其突出的安全问题，使用高安全性电解液是解决锂离子电池安全问题最直接有效的途径。目前，高安全性的阻燃电解液存在的主要问题通常是与负极的兼容性，其核心问题在于电解液与电极的界面化学。本项目以非常有应用前景的甲基膦酸二甲酯（DMMP）基高安全性电解液为研究对象，重点考察其与常见负极材料，包括石墨、中间相碳微球和Li4Ti5O12的界面特征及其形成动力学，并在此基础上对相关电解液与负极的兼容性进行改善。本项目将从电解液（包括DMMP含量、复合型成膜添加剂）、电极（活性材料、粘结剂和导电剂）和化成制度（温度和电流密度）三个方面对电解液与负极的界面进行调控，通过对界面的探测分析，探索此类型电解液与负极的界面特点与形成规律，为高安全性电解液产业化铺平道路。本项目的实施和相关成果对解决锂离子电池安全问题，推动新能源汽车的发展具有重要的现实意义。

结论摘要：

锂离子电池安全问题最直接有效的解决途径是使用高安全性电解液，高安全性的阻燃电解液存在的主要问题是它与负极较差的兼容性，其核心问题在于电解液与负极的界面化学。本项目以非常有应用前景的甲基膦酸二甲酯（DMMP）基高安全性电解液为研究对象，重点考察其与常见负极材料，包括石墨、中间相碳微球（MCMB）和Li4Ti5O12的界面特征及其形成动力学，并在此基础上从电解液（包括DMMP含量、复合型成膜添加剂）、电极（活性材料、粘结剂和导电剂）和化成制度（温度和电流密度）三个方面对电解液与负极的界面进行调控，发现（1）电解液中的成膜添加剂促进形成稳定的固体电解质界面（SEI）膜，而DMMP对SEI膜具有破坏作用，由于竞争的存在，所以选择具有合适还原电位和含量的成膜添加剂非常重要。（2） 在石墨负极中使用水性粘结剂有助于形成稳定的SEI膜，而对于MCMB和Li4Ti5O12，获得与DMMP基电解液良好兼容性的重要因素之一是电极材料和电极的导电性。可以通过导电纳米颗粒SuperP与碳纳米管、石墨烯或导电石墨片，与球形MCMB共同构成导电网络，来获得具有良好导电性的电极。而对于Li4Ti5O12与电解液兼容的关键在于提高Li4Ti5O12材料电子导电性，可以通过将Li4Ti5O12与石墨烯复合，或是通过表面碳包覆来提高。（3）本研究还通过量子化学方法计算了部分含磷电解液添加剂的氧化还原电位，与实验结果很好地吻合，分析发现少量的亚磷酸酯具有正极成膜的功能。本项目从实验和理论两个角度对以DMMP为代表的磷系阻燃电解液与负极之间的界面化学组成和电化学特征进行了深入系统的研究，揭示了此类型电解液与负极界面膜的动力学形成规律，为发展高安全性电解液提供重要的理论基础和现实意义。