離子液體電解質(zhì)的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、環(huán)境友好等優(yōu)勢的特點,在電動車等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。鋰離子電池的電解液多為有機溶劑,易引起放熱反應(yīng),誘發(fā)電池安全問題,因此,安全無毒的新型電解液體系亟待開發(fā)。離子液體與傳統(tǒng)有機電解質(zhì)相比,具有電導(dǎo)率高、電化學穩(wěn)定窗口寬、液態(tài)范圍寬、不揮發(fā)和不可燃等特點,因此,離子液體作為鋰離子動力電池電解液的優(yōu)越性和可行性受到廣泛關(guān)注。本文合成了烯丙基咪唑離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺AM

2、IMTFSI,研究了離子液體電解質(zhì)的物理化學性能,并研究了其與鋰離子電池材料的相容性。
　　結(jié)果表明,AMIMTFSI的熱分解溫度為380℃,電導(dǎo)率在常溫下為7.8mS/cm,電化學窗口為4.7V,優(yōu)于PMIMTFSI的電化學窗口(4.1V)和LiPF6-EC-DMC(4.3V);通過拉曼、紅外光譜研究了離子液體電解質(zhì)的離子締合行為,鋰鹽濃度的增大會使離子液體中的聚集體(TFSI)2-增多,導(dǎo)致自由離子含量減少,電導(dǎo)率下降。

3、>　　配制以離子液體AMIMTFSI為溶劑的電解質(zhì):鋰鹽LiTFSI和單一離子液體以不同濃度混合作為電解液,含碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯以及LiCl的離子液體電解質(zhì),以離子液體為添加劑的LiPF6-EC-DMC、LiTFSI-EC-DMC有機電解液。研究了這9種離子液體電解質(zhì)與LiFePO4、LiMn2O4以及硫材料的相容性,并與1-丙基-3甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺PMIMTFSI離子液體電解液進行了對比研究。結(jié)果表明,LiTFSI

4、-AMIMTFSI電解液在電極表面可形成一層聚合物膜,這是由于AMIMTFSI發(fā)生聚合反應(yīng)形成的,此膜可以阻止電解液的進一步分解,保護電極材料不被電解液腐蝕,但此種電解液的倍率性能不佳。向電解液LiTFSI-AMIMTFSI添加LiCl,循環(huán)8個月后,LiFePO4在0.05C下放電比容量仍可達165mAh/g,但倍率放電性能降低,向二元離子液體電解液中添加PC,LiFePO4在0.1C循環(huán)100周后容量保持率在97.4％(151mAh