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锂离子电池已在诸多电子产品中得到了广泛的应用，并成为新能源领域的研究热点。随着锂离子电池在电动车、混合动力电动车领域应用的高速发展，对锂离子电池的工作电压、能量密度等性能要求越来越高。研究表明，提高充电截止电压是提高锂离子电池能量密度的一种有效方法。但是，在高工作电压下，溶剂及锂盐容易在阴极表面发生氧化分解，导致电池循环性能下降。为了提高高工作电压下锂离子电池的循环稳定性，本论文分别研究了在电解液中加入甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)以及三（三甲基硅烷）硼酸酯(TMSB)功能分子，使他们在阴极表面形成性能优良的阴极界面膜(CEI)，进而提高锂离子电池在高工作电压下的循环性能。使用线性扫描(LSV)、循环伏安(CV)、恒电流充放电、交流阻抗(EIS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段，系统研究了两种功能分子提高高工作电压锂离子电池循环性能的作用机理，得到以下结果:
1.研究了电解液功能分子MMDS对高工作电压LiCoO2/C电池性能的影响。LSV、CV测试结果表明，MMDS功能分子比碳酸乙烯酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC)基电解液中的溶剂分子氧化电位低，可以优先被氧化，从而参与阴极界面膜的形成过程。在电解液中添加0.5 wt.％ MMDS，LiCoO2/C电池在3.0～4.5V用1C循环150次后，容量保持率从32.0％提高到了69.6％;5C放电容量提高了35.1％。EIS、TEM、XPS测试结果表明，MMDS参与形成的阴极界面膜性能优良，能有效抑制溶剂分子在LiCoO2表面的氧化分解并提高阴极界面膜的电子导电性。
2.同时研究了MMDS对高工作电压LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/C电池的影响。在3.0～4.4V间循环100次后，容量保持率由70.7％提高到94.1％，但对电池在3.0～4.2V的循环性能没有影响。EIS及XPS的研究结果表明，MMDS易在较高电压下分解，其产物可以有效修饰阴极界面膜并提高其导电性，从而有效抑制溶剂分子在LiNi0.5Co0.2Mn0.302表面的氧化分解。
3.研究了电解液功能分子TMSB对高工作电压LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/C电池性能的影响。在EC/EMC基电解液中添加0.5 wt.％ TMSB，可以使电池在3.0～4.4V循环150次的容量保持率由28.5％提高到92.3％。通过LSV、EIS、XPS及TEM方法研究了TMSB功能分子对电池阴极界面的影响，表明TMSB可以在阴极表面形成较薄的阴极界面膜。同时TMSB作为阴离子受体可以和电解液中的PF6-和F-结合，从而降低阴极界面膜的电阻并抑制溶剂分子在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电极上的氧化分解。
4.研究了TMSB对高工作电压LiNi0.5 Co0.2Mn0.3 O2/C电池高温性能的影响。TMSB使电池45℃循环60次后容量保持率达到84.1％，对比电池只有65.7％;电池在60℃条件下满电存储7天，厚度和内阻变化率分别由64.8％、80.4％下降到37.5％、25.8％。表明由TMSB参与形成的阴极界面膜具有良好的热稳定性，可以提高电池的高温性能。