隨后研究人員將制備的中性高濃度鋅離子電解質(zhì)、鋰錳氧（LiMn2O4）正極、Zn負(fù)極組裝成完整的紐扣電池，并測試了電池的電化學(xué)性能。在0.4C倍率下，電池能量密度可達(dá)180 Wh kg–1，經(jīng)過4000次循環(huán)后，電池仍可保持85%的初始容量，庫倫效率近100%；而將該電解質(zhì)應(yīng)用于以氧氣為正極的的Zn空氣電池中同樣獲得了優(yōu)異的性能，即電池能量密度可達(dá)300 Wh kg–1，循環(huán)次數(shù)達(dá)200余次。上述結(jié)果表明，新型的高濃度中性Zn離子電解質(zhì)能夠有效地抑制充放電循環(huán)中枝晶的形成，從而***改善電池循環(huán)穩(wěn)定性和壽命。而結(jié)構(gòu)表征、譜學(xué)研究以及分子動力學(xué)綜合研究揭露了該電池性能增強(qiáng)原因來源于高濃度水系電解質(zhì)中Zn2+的溶劑化-保護(hù)層結(jié)構(gòu)，即Zn2+周圍被大量雙三氟甲烷磺酰亞胺陰離子迫包圍，避免其與水分子接觸從而形成離子對(Zn-TFSI)+，有效抑制(Zn-(H2O)6)2+的形成，進(jìn)而避免化學(xué)惰性的氧化鋅枝晶的形成。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的化學(xué)成分。廣西雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的制備
中國科學(xué)院金屬研究所李峰研究員和孫振華研究員等，將原位固化的策略引入到鋰硫電池中，在電解液中加入2, 5-二氯-1, 4-苯醌（DCBQ），使得鋰硫電池電化學(xué)反應(yīng)過程中生成的多硫離子可以與DCBQ發(fā)生親核取代反應(yīng)，原位地生成不易溶于醚類電解液的固相有機(jī)硫聚合物，從而實(shí)現(xiàn)抑制穿梭效應(yīng)的目的。通過實(shí)驗(yàn)表征和理論計(jì)算結(jié)合，發(fā)現(xiàn)有機(jī)硫聚合物中的多硫化物可以被共價(jià)鍵合作用限制，該固態(tài)的有機(jī)硫聚合物能夠阻止后續(xù)多硫化物的遷移，使活性物質(zhì)保持在正極中，增加了循環(huán)穩(wěn)定性和活性物質(zhì)利用率。DCBQ上的醌羰基官能團(tuán)可以加快鋰離子的遷移速率，促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)過程，提升電池的倍率性能。在電解液中添加了DCBQ的鋰硫電池，在2C電流密度下放電比容量高達(dá)622 mAh g-1，是不含添加劑的電池容量的3.5倍，在1 C倍率下充放電循環(huán)100圈，電池容量保持率為92%。鋰硫電池的醚類電解液中（1 M雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI），0.2 M硝酸鋰，溶解于1,3二氧戊環(huán)（DOL）和乙二醇二甲醚（DME）的體積比為1:1的混合溶液）添加DCBQ，在***放電產(chǎn)生多硫化物時(shí)，DCBQ上的氯可與多硫離子的孤對電子產(chǎn)生作用，發(fā)生取代反應(yīng)進(jìn)而縮聚生成固相的有機(jī)硫聚合物。上海雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰分解雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰穩(wěn)定性。
鋰金屬電池是下一代相當(dāng)有前景的高能量密度存儲設(shè)備之一。然而，鋰金屬在循環(huán)過程中產(chǎn)生的枝晶可刺破隔膜，引起電池短路甚至。采用固態(tài)電解質(zhì)代替易燃的液態(tài)電解質(zhì)可從根本上解除鋰金屬電池的安全隱患。其中，聚合物固態(tài)電解質(zhì)具有良好的柔性、優(yōu)異的加工性和電解質(zhì)-電極界面相容性。然而，聚合物電解質(zhì)室溫電導(dǎo)較低、機(jī)械強(qiáng)度較弱，限制了其廣泛應(yīng)用。目前，對聚合物電解質(zhì)的研究多聚焦在提高其離子電導(dǎo)率。離子電導(dǎo)率由固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)對電解質(zhì)厚度和面積進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算得到。不同固態(tài)電解質(zhì)的厚度相差較大，因此，即使電導(dǎo)率相近，厚度的差異導(dǎo)致了鋰離子在固態(tài)電解質(zhì)中遷移距離的不同，直接影響了全固態(tài)電池電化學(xué)性能和能量密度。近期，華中科技大學(xué)李真教授和黃云輝教授研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種可規(guī)?；苽涞某∪嵝跃酆衔镫娊赓|(zhì)。他們利用簡單的溶劑揮發(fā)法將聚環(huán)氧乙烷（PEO）/雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI）聚合物電解質(zhì)填充至聚乙烯隔膜的孔道內(nèi)，制備了厚度*為μm的超薄復(fù)合聚合物電解質(zhì)。作者采用價(jià)廉易得、高力學(xué)性能、高孔隙率的電池隔膜作為支撐體，保證了超薄固態(tài)電解質(zhì)的力學(xué)強(qiáng)度、防止全固態(tài)電池在組裝、使用過程中發(fā)生內(nèi)短路。
基于此，斯坦福大學(xué)戴宏杰教授團(tuán)隊(duì)提出了一種用于鋰金屬電池的新型離子液體電解質(zhì)。該電解液的粘度相較于之前用于鋰金屬電池的離子液體更低，其組分包括1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酸亞胺（[EMIm]FSI與5 M雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)及0.16 M雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉(NaTFSI)添加劑(在本文中為了方便將該電解質(zhì)命名為“EM-5Li-Na”IL電解液)。采用該電解液的Li/Li對稱電池可實(shí)現(xiàn)1200 h穩(wěn)定、可逆的Li沉積/溶解循環(huán)，Li-Cu電池可實(shí)現(xiàn)鋰沉積CE≈99％。當(dāng)鋰金屬與高容量NCM 811陰極匹配時(shí)可分別提供比較大比容量（≈199 mAh g-1）和≈765Wh kg-1的能量密度。即使在高LiCoO2載量（如12 mg cm?2）的情況下，Li-LiCoO2電池在0.7 C充放電率下經(jīng)過1200次循環(huán)后，其容量保持率仍高達(dá)81%（相較于初始容量）。這一結(jié)果使得具有高安全性，高能量密度和長循環(huán)穩(wěn)定性的鋰金屬電池具有實(shí)用化前景。該研究成果以“High-Safety and High-Energy-Density Lithium Metal Batteries in a Novel Ionic-Liquid Electrolyte”為題發(fā)表在國際前列期刊Advanced Materials上。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰產(chǎn)品規(guī)格、參數(shù)。
鋰鹽的種類非常多,但考慮到溶解度和穩(wěn)定性等具體要求能應(yīng)用于鋰離子電池的鋰鹽種類比較有限，常見的應(yīng)用于鋰離子電池的鋰鹽種類如表2所示。雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)具有較高的溶解度和高的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)，具有高的離子電導(dǎo)率和寬的電化學(xué)窗口。在20世紀(jì)90年代，3M公司率先將此鹽實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，作為動力電池電解液的功能添加劑使用，具有改善正負(fù)極SEI膜，穩(wěn)定正負(fù)極界面，抑制氣體的產(chǎn)生，改善高溫性能和循環(huán)性等多種功能。在WIS體系中將LiTFSI作為主體鋰鹽是因?yàn)?其在水溶液中有較高的溶解度(>20mol/kg，25°C)和其在水溶液中不水解具有高的化學(xué)穩(wěn)定性。采用雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)離子傳輸效率更高,其交換電流密度大幅提升。河北品質(zhì)雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰
雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的市場運(yùn)用范圍。廣西雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的制備
浙江大學(xué)工程力學(xué)系曲紹興教授與賈錚教授課題組研發(fā)了一種具有優(yōu)異力學(xué)性能的全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體，成果以《AMechanicallyRobustandVersatileLiquid-FreeIonicConductiveElastomer》為題發(fā)表在材料領(lǐng)域**期刊AdvancedMaterials上。他們將酯類單體乙二醇甲醚丙烯酸酯（MEA）、丙烯酸異冰片酯（IBA）和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI）按一定比例混合，通過自由基聚合的方法，制備了一種新型的全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體。該材料中高分子網(wǎng)絡(luò)與離子間存在大量氫鍵與鋰鍵，這些氫鍵與鋰鍵起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用并且在材料受拉伸時(shí)可發(fā)生斷裂、耗散大量能量，使得該離子導(dǎo)電彈性體擁有極好的力學(xué)性能。此外，該離子導(dǎo)電彈性體具有非晶結(jié)構(gòu)（圖1b）和良好的透明度。含鹽量為0.5M的離子導(dǎo)電彈性體的可拉伸性超過1600%，其工作溫度窗口在-14.4゜（相轉(zhuǎn)變溫度）到200゜（熱分解溫度，圖1e）之間，相比水凝膠而言具有極高的溫度穩(wěn)定性。廣西雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的制備