雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰,通常簡稱為LiTFSI,是一種親水鹽,化學(xué)式為LiC2F6NO4S2。它是鋰離子電池電解質(zhì)中常用的鋰離子源,是一種比常用的六氟磷酸鋰更安全的替代品。因為它在水中有很高的溶解度(>21m),LiTFSI已被用作水-鹽電解質(zhì)中的鋰鹽,用于水性鋰離子電池。2020年,全球雙三氟甲磺酰亞胺鋰溶液市場規(guī)模達到了xx百萬美元,預(yù)計2026年可以達到xx百萬美元,年復(fù)合增長率(CAGR)為xx%(2021-2027)。中國市場規(guī)模增長快速,預(yù)計將由2020年的XX百萬美元增長到2027年的XX百萬美元,年復(fù)合增長率為XX%(2021-2027)。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的分子量。有名的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰大概費用
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,具有高的離子電導(dǎo)率和寬的電化學(xué)窗口。在20世紀90年代,3M公司率先將此鹽實現(xiàn)了商業(yè)化,作為動力電池電解液的功能添加劑使用,具有改善正負極SEI膜,穩(wěn)定正負極界面,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作為主體鋰鹽是因為: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。新能源雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰報價表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。
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300 Wh kg–1,循環(huán)次數(shù)達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原因來源于高濃度水系電解質(zhì)中Zn2+的溶劑化-保護層結(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,進而避免化學(xué)惰性的氧化鋅枝晶的形成。
PDES-CPE的制備過程示意圖。將四種固體粉末:丁二腈(SN)、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)和一種合成的單體甲基丙烯酸(2-(((2-氧代-1,3-二氧戊烷基-4-基)甲氧基)甲酰胺基))-乙酯(CUMA)均勻混合得到熔融的前驅(qū)體,加入具有正極、負極、隔膜的電池中,在60 ℃充分聚合得到含有PDES-CPE的電池。通過截面掃描電鏡圖和能譜圖看出,正極和電解質(zhì)呈現(xiàn)出緊密的接觸,原位聚合的電解質(zhì)可以均勻滲透到工業(yè)水平的正極(70 μm,26 mg/cm2)中,有益于界面阻抗的降低和界面的離子傳輸。根據(jù)PDES-CPE聚合前后的1H核磁共振譜,通過聚合后的單體和殘余單體所對應(yīng)的峰的積分面積計算,得出PDES-CPE的聚合轉(zhuǎn)化率高達99.8 %(圖1c)。CUMA中的甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)在聚合時具有快速的鏈增長動力學(xué)性能,且其聚合物自由基中間體與SN或鋰鹽之間的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)較少;另外,CUMA較短的鏈長使得其在鏈增長過程中反應(yīng)活化能較低,決定了PDES-CPE的高聚合轉(zhuǎn)化率。白色粉末。熔點234-238 °C(lit.),密度1,334 g/cm3,溶解度 H2O: 10 mg/mL, clear, colorless。
如今,鋰離子電池被認為是**有前途的大中型能源儲能系統(tǒng)之一,然而鋰離子電池仍然存在一些缺點,比如功率密度有限,成本高,安全性差等。其中安全問題對于大規(guī)模應(yīng)用是非常重要的,其主要是由電解液和隔膜的熱穩(wěn)定性引起的。商業(yè)電解液鋰鹽一六氟磷酸鋰,在60°C以上會與水反應(yīng)熱分解,因此商業(yè)鋰離子電池通常***于低于60°C溫度下使用,并且電池組裝時嚴格要求無水條件。雖然有--些其他的鋰鹽,例如,四氟硼酸鋰,雙乙=酸硼酸鋰和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)等也得到了***的應(yīng)用,但均不是LiPF6可行的替代品。傳統(tǒng)電解質(zhì)的組成是將鋰鹽溶解在溶劑中,鋰離子濃度梯度嚴重,特別是在高充放電速率下。這是由于PF6-的遷移速高于Lit,**終限制了功率的傳輸并且造成鋰枝晶的生長,后者會導(dǎo)致嚴重的安全問題。另外,現(xiàn)如今廣泛應(yīng)用的多孔聚烯烴隔膜如聚丙烯(PP)和聚2烯(PE)等,當溫度升高(>100-150°C)時存在熱尺寸收縮,引入額外的安全問題。這樣的收縮暴露兩個電極直接接觸,如果電池過熱,可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,加速火災(zāi)的發(fā)生甚至。在功率性能方面,采用了非極性聚烯烴隔膜與極性有機溶劑的相容性差。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰消費地區(qū)。正規(guī)雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的制備
雙三氟甲磺酰亞胺鋰粉末產(chǎn)能、產(chǎn)量、產(chǎn)值。有名的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰大概費用
在高濃度電解液環(huán)境中,電極/電解液界面膜組成主要源于鋰鹽陰離子的氧化或還原分解,生成氟化鋰(LiF),而富含LiF的界面膜相對穩(wěn)定,從而可以有效減少界面發(fā)生的副反應(yīng)。如在石墨負極表面,少許溶劑還原后形成不溶性的SEI組分,如Li2CO3和部分可溶的半碳酸鹽和聚合物,鋰鹽陰離子還原的產(chǎn)物是典型的無機化合物,如LiF和Li2O,它們沉淀在電極表面形成-層無機-有機復(fù)合膜。該界面膜薄而致密,具有較強的機械穩(wěn)定性,從而進一步改善電化學(xué)性能。且陰離子的結(jié)構(gòu)也能影響界面的化學(xué)組成。Wang等研究表明在氟磺酰亞胺鋰-雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiFSI+LiTFSI)中,SEI膜中LiF含量隨LiFSI濃度增大而增加,這表明FSI-陰離子優(yōu)先于TFSI在石墨負極表面發(fā)生分解,產(chǎn)生富含LiF和更穩(wěn)定的SEI膜,從而進一步穩(wěn)定電極/電解液的界面,提升庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。有名的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰大概費用