新型電解質(zhì)鋰鹽雙丙二酸硼酸鋰衍生物的合成及其電解質(zhì)性能研究.pdf

1、電解質(zhì)是所有電池以及電容器的重要組成部分之一，它在各個儲能元件中都起著重要的作用。電解質(zhì)一般填充在儲能器件的正負(fù)極之間，是連接正負(fù)極材料的橋梁。電解質(zhì)的性質(zhì)直接影響著儲能器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如:循環(huán)性能、倍率性能、充放電速率、使用溫度等。同時(shí)電解質(zhì)也很大程度的影響著這些儲能器件的安全性以及制造成本。在對超級電容電池電解質(zhì)的研究中，一般使用鋰離子電池電解液或鋰鹽與電化學(xué)電容器電解質(zhì)有機(jī)溶劑混合而成的的電解液。
　　 從研制適合超級

2、電容電池、電化學(xué)電容器均可使用的電解液的角度出發(fā)，本論文制備并表征了一系列的以硼原子為中心原子的九種有機(jī)陰離子電解質(zhì)鋰鹽，分別是雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙丙二酸硼酸鋰(LiBMB)、雙乙基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-A)、雙正丁基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-B)、雙正辛基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-C)、雙1-甲基丙基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-D)和雙2-甲基丙基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-D2)、雙環(huán)戊基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-E)以及

3、雙環(huán)己基丙二酸硼酸鋰(LiBMB-E2)。同時(shí)對溶劑體系進(jìn)行了優(yōu)化，并對電解質(zhì)溶液的各項(xiàng)性能做了研究，得出以下結(jié)果:
　　 1、合成新型電解質(zhì)鋰鹽以及電解質(zhì)電導(dǎo)率研究。25℃時(shí)，電解質(zhì)鋰鹽LiBOB配制的電解液電導(dǎo)率可達(dá)5.75 mS/cm，電解質(zhì)鋰鹽LiBMB及LiBMB-A電導(dǎo)率也可達(dá)到4.45 mS/cm和3.09 mS/cm。研究結(jié)果表明，2-取代雙丙二酸硼酸鋰衍生物電解質(zhì)鋰鹽體系電解液電導(dǎo)率隨著取代基碳原子數(shù)增加而降低

4、，當(dāng)取代基碳原子數(shù)較少時(shí)，這一降低趨勢不顯著，隨著碳原子數(shù)的增加，電導(dǎo)率降低趨勢明顯增大。同時(shí)，當(dāng)取代基碳原子數(shù)較少時(shí)，改變?nèi)〈臉?gòu)型對其電解質(zhì)電導(dǎo)率有顯著影響;當(dāng)取代基碳原子數(shù)增大到一定范圍時(shí)，改變其構(gòu)型對電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響不顯著。
　　 2、電解質(zhì)鋰鹽穩(wěn)定性研究。熱重測試以及電化學(xué)窗口測試表明，9種以硼原子為中心原子的有機(jī)陰離子電解質(zhì)鋰鹽熱穩(wěn)定性以及電化學(xué)穩(wěn)定性良好，其中熱穩(wěn)定性以及電化學(xué)穩(wěn)定性最好的是LiBOB，其分解溫

5、度在250℃以上，電化學(xué)窗口為4.5V。研究結(jié)果表明，2-取代雙丙二酸硼酸鋰衍生物電解質(zhì)鋰鹽化學(xué)穩(wěn)定性隨著取代基碳原子數(shù)增加而降低，但是降低幅度較小，電化學(xué)穩(wěn)定性沒有顯著變化。同時(shí)，在取代基碳數(shù)較多時(shí)，改變其取代基構(gòu)型對其穩(wěn)定性影響較小。
　　 3、電解質(zhì)溶劑優(yōu)化研究。以電導(dǎo)率為指標(biāo)，對一系列的溶劑比例進(jìn)行了較為系統(tǒng)的優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)的體積比為3∶3∶4時(shí)，所制備的電解