適用于鋰離子電池的新型離子液體電解液的研究.pdf

1、離子液體具有不可燃、蒸汽壓低、電化學(xué)窗口寬、電導(dǎo)率高、無污染等優(yōu)勢(shì)，有望取代傳統(tǒng)有機(jī)電解液，解決鋰離子電池安全性問題。通過對(duì)離子液體1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸(BMIBF4)、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺(BMI-TFSI)、以及1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺(EMI-TFSI)的密度、熔點(diǎn)、黏度、電化學(xué)窗口、電導(dǎo)率等性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)選出EMI-TFSI+Li-TFSI作為鋰離子電池電解液，并運(yùn)用循環(huán)伏

2、安測(cè)試(CV)、充放電測(cè)試研究了鋰離子電池材料LiCoO2、LiFePO4、Li4Ti5O12及石墨(MAGD)等在該電解液中的性能。
　　BMIBF4黏度較高(165mPa·s)，電導(dǎo)率適中(3.94×10-3S·cm-1)，電化學(xué)窗口較窄(3.7V)，BMI-TFSI和 EMI-TFSI黏度較小(分別為45mPa·s和26mPa·s)，電導(dǎo)率分別為4.02×10-3S·cm-1和8.00×10-3S·cm-1，電化學(xué)窗口較寬(

3、分別為4.6V和4.8V)，通過對(duì)幾種離子液體各項(xiàng)性能的綜合對(duì)比，確認(rèn)EMI-TFSI+Li-TFSI適合做鋰離子電池的電解液。
　　正極LiCoO2在EMI-TFSI+0.8mol/L Li-TFSI電解液中0.1C倍率下首次放電比容量為112.2mAh·g-1，庫(kù)侖效率為93.4％，經(jīng)過20次循環(huán)后，衰減程度達(dá)25.1%，且倍率性能不佳；LiFePO4在該電解液中的首次放電平臺(tái)在3.5V左右，0.1C倍率下放電比容量能保持在1

4、45mAh·g-1且無衰減，但首次充放電庫(kù)侖效率較低，僅為60%。
　　負(fù)極Li4Ti5O12在EMI-TFSI+0.8mol/L Li-TFSI電解液中具有優(yōu)異的循環(huán)性能，充放電平臺(tái)在1.5V，0.1C倍率首次充電比容量為170mAh·g-1，經(jīng)過20次循環(huán)后無衰減；0.2C和0.5C倍率下循環(huán)有衰減現(xiàn)象。石墨(MAGD)由于嵌脫鋰電位較低，離子液體在石墨負(fù)極(MAGD)上會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致充放電循環(huán)時(shí)無容量。
　　在電解液

5、EMI-TFSI+0.8mol/L Li-TFSI中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳酸亞乙烯酯(VC)后，LiCoO2正極在該電解液中的放電比容量及循環(huán)穩(wěn)定性得以提高，半電池循環(huán)20次后容量仍保持在135mAh·g-1無衰減。SEM測(cè)試表明，LiCoO2/離子液體電解液界面生成了一層表面膜，結(jié)合電化學(xué)阻抗譜(EIS)、X-射線光電子能譜(XPS)和傅里葉變換紅外反射光譜(FT-IR)等的分析表明，該表面膜含有LiF、Li2CO3、S-O、S=O等