電池中的硫正極與電解液直接接觸,因此在循環(huán)過程中會形成多硫化物,并誘導多硫化物溶解和穿梭。在鋰為負極、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)為溶質的電池中,研究了高濃度、常規(guī)和稀釋電解液對電池性能的影響。充放電曲線為典型的鋰硫電池曲線,電壓平臺較短,對應Sg→Li2S4的轉變;低電壓的平臺較長,對應Li2S4-→Li2S的轉變。在標準的1M電解液中C/10的倍率,硫正極可表現(xiàn)出1265mAh.g-1的比容量、第二個放電平臺電壓約為2.1V(電壓遲滯~0.15V)。但當倍率增加到2C時,放電容量降為650mAh.g-1(為初始容量的50%),放電平臺降為1.8V(電壓遲滯~0.65V),說明存在溶解/穿梭效應從而導致鋰硫電池中倍率性能受限。電解液濃度增加時,高倍率下容量***降低,電壓滯后明顯增加。高濃度電解液1C-2C倍率下,幾乎無法區(qū)分出兩個放電平臺,說明高濃度電解液中反應動力學較差。當電解液濃度為1M和2M時,200次循環(huán)后均出現(xiàn)明顯的容量衰減(~65%),即第200圈充放電*能釋放~600mAhg-1的容量。在0.1M的電解液中,電池表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學性質,循環(huán)200個周期后的容量保持率為~95%,說明稀釋電解液后的鋰硫電池中多硫化物穿梭、負極表面不可逆的Li2S沉積和電阻的增長均變小。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰作為鋰電解質鋰鹽,水分要小于100ppm,一般在40ppm左右,才可以使用。甘肅雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰作用
酯類和醚類是電池中**常用的兩類有機電解液溶劑,而常用的鹽有六氟磷酸鹽,高氯酸鹽,三氟甲基磺酸鹽,雙三氟甲烷磺酰亞胺鹽等。在對硬碳的報道中,酯類電解液是**常用的,但醚類電解液可以實現(xiàn)更好的倍率性能和首效。電解液溶劑和鹽的種類,以及電解液的濃度,可以影響SEI膜的組成,從而影響硬碳負極的循環(huán)性能。通過在電解液中加入少量的添加劑,可以***的提高硬碳負極的性能。比如,添加2-5%的氟代碳酸乙烯酯(FluoroethyleneCarbonate,F(xiàn)EC)可以在硬碳負極表面生成穩(wěn)定的SEI膜,而加入碳酸亞乙烯酯(VinyleneCarbonate,VC)則可以提高SEI膜的熱穩(wěn)定性,從而提高電池的高溫性能。也有一些基于磷酸三甲酯(trimethylphosphate,TMP)的不可燃電解液,可以提高電池的安全性,因而也非常值得關注。山東口碑好的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰雙三氟甲磺酰亞胺鋰鹽和DIOX+EC+VC溶劑配成的電解液組裝成的鋰離子電池。
隨后研究人員將制備的中性高濃度鋅離子電解質、鋰錳氧(LiMn2O4)正極、Zn負極組裝成完整的紐扣電池,并測試了電池的電化學性能。在0.4C倍率下,電池能量密度可達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%;而將該電解質應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300 Wh kg–1,循環(huán)次數(shù)達200余次。上述結果表明,新型的高濃度中性Zn離子電解質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。而結構表征、譜學研究以及分子動力學綜合研究揭露了該電池性能增強原因來源于高濃度水系電解質中Zn2+的溶劑化-保護層結構,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,進而避免化學惰性的氧化鋅枝晶的形成。
Borgel等研究了鎳錳酸鋰半電池(Li/LiNi0.5Mn1.5O4)在TFSI(雙三氟甲烷磺酰亞胺)基離子液體中的性能,相比于常規(guī)電解液,電池不可逆容量**降低。但將這些離子液體應用在高倍率和低溫環(huán)境時,其性能還需要進一步的優(yōu)化。1mol/LLiNTf2-C4mpyrNTf2(雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰/1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓雙三氟甲磺酰亞胺)電解液用于Li/LiNi0.5Mn1.5O4電池,與電解液[1mol/LLiPF6j(EC)∶j(DEC)=1∶2]相比,電池放電容量相當,但庫侖效率有明顯的提高,且離子液體的阻燃性、安全性較優(yōu)。不足的地方是使用該離子液體后電池庫侖效率*約95%,容量衰減較快,因此庫侖效率還需提高,真正實現(xiàn)高效率、高容量保持率。為改善其不足,可將離子液體與常規(guī)溶劑作為共溶劑,提升鋰離子電池在高電壓下的性能。雖然離子液體可應用在高電壓鋰離子電池,但是其高的黏度、低的電導率導致電池循環(huán)和倍率性能降低;其次,其浸潤性不好,致使與電極的相容性也較差;再者,離子液體熔點高,使得在低溫下的性能下降。離子液體真正實現(xiàn)應用化還需更多的研究。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)作為主鹽溶解于一種新型磷酸酯主溶劑。
膦酸酯中作為電解液阻燃溶劑(共溶劑)應用**多的是DMMP。XIANG等發(fā)現(xiàn)DMMP基阻燃電解液與Li4Ti5O12負極材料兼容性良好,該阻燃電解液被成功用于高能量密度高電壓LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全電池體系中。ZENG等以DMMP為主溶劑開發(fā)出適用于LiFePO4/SiO全電池體系的阻燃型電解液。WU等將雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)作為主鹽溶解于一種新型磷酸酯主溶劑中,二甲基(2-甲氧基乙氧基)甲基磷酸酯[dimethyl(2-methoxyethoxy) methylphosphonate,DMMEMP],該阻燃型電解液與金屬鋰片兼容性良好,適用于LiFePO4/Li電池體系。磷腈類化合物作為阻燃電解液溶劑(共溶劑)的報道較少,ROLLINS等報道了一種氟代六烷氧基環(huán)三磷腈[FM-2]共溶劑,能夠提高電化學穩(wěn)定窗口、熱穩(wěn)定性和安全性能高,利于穩(wěn)定SEI膜,該阻燃電解液被成功應用于石墨/(錳酸鋰+三元材料)全電池體系中,當使用量為20%時,可以明顯改善全電池的循環(huán)性能。雙三氟甲磺酰亞胺鋰粉末產(chǎn)能、產(chǎn)量、產(chǎn)值。浙江電機雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰
雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰產(chǎn)品證書。甘肅雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰作用
LiTFSI(雙三氟甲烷磺酰亞酰胺鋰)鋰鹽熱穩(wěn)定性優(yōu)異,但通常會腐蝕鋁箔。為解決這一問題,Matsumoto等將LiTFSI鋰鹽濃度提高,配制了1.8mol/LLiTFSIm(EC)∶m(DEC)=3:7電解液,使用鋁工作電極時其電化學窗口達到了4.5V。通過分析得到由于在高濃度電解液中,鋁箔表面形成一層氟化鋰LiF鈍化層,成功抑制了鋁箔的腐蝕。Wang等研究了高濃度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)電解液體系,其可形成三維網(wǎng)絡狀結構,從而在5V電壓條件下有效阻止過渡金屬和鋁的溶解,高電壓石墨C/LiNi0.5Mn1.5O4電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能。在10mol/LLiFSI-DMC高濃度電解液中,由于其可形成含氟量較高的界面保護層,在充電電壓達到4.6V時,經(jīng)過100次循環(huán)后,Li/NMC622電池保持了86%的初始放電容量。高濃度電解液具有高的抗氧化還原性,高載流子密度,可抑制鋁箔腐蝕,熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,具有應用于高電壓電解液的潛力。然而其也存在不足,如電導率較低、成本較高等,如何提高電導率,降低成本,是推動高濃度電解液實用化進程的關鍵。甘肅雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰作用