锂离子电池以其使用寿命长、能量密度大等优点成为电动汽车、混合动力汽车以及电网储能的潜在能源,但容量衰减问题严重困扰其发展。研究发现,正极材料中的过渡金属离子的溶出会严重损害电池性能,特别是电池在高电压、高温等极端条件下储存或循环的过程中,溶出的过渡金属会导致电池容量急剧衰减。因此,揭示过渡金属离子损害电池容量的机理和找到相应的解决措施成为目前研究的关键。本论文主要研究内容如下:1、单一过渡金属离子对电池性能破坏机理的研究。首先,采用固相法合成双草酸硼酸锰（LiBOB）、双草酸硼酸锰（Mn（BOB）₂）、双草酸硼酸钴（Co（BOB）₂）、双草酸硼酸镍（Ni（BOB）₂）,将这三种盐作为过渡金属离子的来源;其次,以LiBOB-环丁砜（SL）/碳酸二乙酯（DEC）电解液作为参比电解液,采用0.7 M LiBOB-SL/DEC+50 ppm Mn²⁺、0.7 M LiBOB-SL/DEC+50 ppm Co²⁺和0.7 M LiBOB-SL/DEC+50 ppm Ni²⁺的体系研究LiBOB基电解液中单一过渡金属离子对锂离子电池性能的影响。结果表明:在Li/MCMB（中间相碳微球）电池中,0.7 M LiBOB-SL/DEC+50 ppm Mn²⁺体系更容易损害电池的循环性能,而0.7 M LiBOB-SL/DEC+50 ppm Ni²⁺体系具有相对较好的倍率性能,这主要归功于Ni²⁺增加了电池容量,而Li⁺和Ni²⁺会首先在MCMB的表面上进行交换,不同电解液体系在循环过程形成的SEI膜的厚度(Mn²⁺>Co²⁺>Ni²⁺)依次减小,过渡金属离子沉积在负极表面会导致SEI膜连续增厚并增加电池阻抗。2、多种过渡金属离子对电池性能破坏机理的研究。以LiBOB-SL/DEC电解液作为参比电解液,采用0.7 M LiBOB-SL/DEC 50 ppm Mn²⁺+Ni²⁺+Co²⁺（各为16.7ppm）的体系,研究LiBOB基电解液中多种过渡金属离子对锂离子电池性能的影响。结果表明:过渡金属离子对电解液的催化分解作用导致更多的分解产物在SEI膜上沉积,从而造成界面膜的不断生长,消耗锂离子的同时又阻碍了锂离子在材料中的脱嵌,最终造成电池容量的快速衰减。过渡金属离子进入MCMB表面的顺序依次是Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺,这主要是因为存在离子半径的差异和电化学吸附。综上所述,分别对单一及多种过渡金属离子对电池性能的破坏机理进行了研究,同时从负极材料界面膜的角度总结了过渡金属离子损害电池容量的机理,为抑制电解液中过渡金属离子对电池性能的破坏提供了一个新思路。