新型離子液體電解質(zhì)體系及其在鋰二次電池中的應(yīng)用.pdf

1、離子液體具有極低的蒸氣壓、不易燃、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及較寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì),并且由于其結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性,極有可能成為下一代安全型電解液。當(dāng)前電子產(chǎn)業(yè)、國防事業(yè)以及電動汽車領(lǐng)域的發(fā)展都對化學(xué)電源提出了更高的安全性要求。將離子液體作為一種新型的電解質(zhì)體系應(yīng)用在鋰二次電池及其他電化學(xué)器件中,有望從根本上解決當(dāng)前電化學(xué)器件存在的安全隱患。離子液體電解質(zhì)體系應(yīng)用在不同的鋰二次電池正極材料體系中,會表現(xiàn)出不同的性能,而且在應(yīng)用過程中由于自

2、身粘度大等缺點(diǎn)會表現(xiàn)出倍率性能差、容量保持性能不好等缺點(diǎn)。將新型離子液體電解質(zhì)體系應(yīng)用于鋰二次電池時(shí),首先要探究離子液體電解質(zhì)體系與正極材料的相容性,發(fā)現(xiàn)并改善相容性問題。集流體也是鋰二次電池等電化學(xué)器件的重要組成部分。探究新型離子液體電解質(zhì)體系與正極集流體鋁箔之間的相容性,也是新型離子液體電解質(zhì)體系應(yīng)用研究的主要步驟。論文通過研究鋁箔、鉭箔、鈮箔三種集流體材料在離子液體電解質(zhì)體系中陽極極化行為,選取鋁箔為最終研究對象,探討鋁箔在四氟硼

3、酸鹽離子液體BMI-BF4、PP14-BF4和BMI-BF4·PC中的電化學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)鋁箔在四氟硼酸鹽離子液體中,表面可以形成一層含有AlF3和Al2O3穩(wěn)定的鈍化膜,產(chǎn)生90Vvs.Ag+/Ag以上的擊穿電壓,通過EDX、XPS、SEM等分析方法研究了鋁箔在四氟硼酸鹽離子液體中的電化學(xué)行為過程。目前雖然關(guān)于咪唑類離子液體的報(bào)道較多,但是在應(yīng)用上咪唑類離子液體存在著無法與金屬鋰負(fù)極兼容等問題。本實(shí)驗(yàn)室近年來針對胍陽離子離子液體在鋰二次電

4、池中的應(yīng)用作了一系列的研究,在此基礎(chǔ)上本文合成了一種新型的胍陽離子離子液體1g14TFSI,并詳細(xì)表征了它的物理化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)在-60℃以下,常溫電導(dǎo)率和粘度分別為1.91mS·cm-1和80mPa·s。同時(shí),加入鋰鹽與1g14TFSI離子液體組成電解質(zhì)體系,并通過一系列電化學(xué)方法,研究了電解質(zhì)體系的物理化學(xué)性質(zhì),及其在LiCoO2/Li、LiMn2O4/Li和LiFePO4/Li三種電池體系中的匹配性能,并通過加入V