2015年,索鎏敏、許康和王春生等等在Science報道了Water- in-salt電解液,該電解液為21m(m為mol/kg)的LiTFSI (雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰) 水溶液,在該體系下溶質(zhì)LiTFSI和溶劑H2O無論是質(zhì)量比或是體積比都遠遠大于1,因此可以認為是溶劑和溶質(zhì)實現(xiàn)了反轉從而得名Water-in-salt。在Water-in-salt中Li與H2O的質(zhì)量比只有1∶2.6,該電解液的電化學窗口提高到3.0V。隨后2016年Water-in-bisalt(WIBS)電解質(zhì)被報道,該電解質(zhì)為21 mLiTFSI與7 mLiOTF(三氟甲磺酸鋰)水溶液,由WIS的單鹽體系拓展為WIBS的雙鹽體系,其Li與H2O的質(zhì)量比由1∶2.6變?yōu)?∶2。WIBS穩(wěn)定的電化學窗口進一步拓寬大于3.1 V。三氟甲基磺酸鋰及系列產(chǎn)品作為中間體被廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)。高純?nèi)谆撬徜嚨闹苽?/p>
目前,CF3S031i的工業(yè)應用主要是以鋰電池電解液為主。此外,固體聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性和成本低等特點,既可作為正負電極間隔膜用又可作為傳遞離子的電解質(zhì)用,是CF3S031i應用的又-重要研究領域。另外,還應用于一次電池等領域。由于液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會發(fā)生漏液、等安全性問題,而固態(tài)電池除內(nèi)溫略有升高外(<20C)并無任何其它安全性問題出現(xiàn)。S.M.Zahurak,等人研究了固體聚合物電解質(zhì)聚環(huán)氧乙烷/三氟甲磺酸鋰和聚環(huán)氧乙烷/四氟硼酸鋰的電導率和相位關系,研究表明聚環(huán)氧乙烷/三氟甲磺酸鋰具有良好的電化學穩(wěn)定性以離子導電性。固體聚合物電解質(zhì)可降低電解質(zhì)和陰極材料界面間的電阻,提高電導率,有利于電解質(zhì)、鈍化膜和電機的穩(wěn)定。楊明山,劉建偉等人自制的MEEP與LiCF3S03(三氟甲基磺酸鋰)鹽進行復配,制備了新型鋰離子電池用聚合物固體電解質(zhì),對其熱穩(wěn)定性、導電性進行了測試。結果表明,其開始分解溫度在200C以上,室溫電導率達到了1.187X10~(-4)S/cm(25C),具有較佳的導電性和熱穩(wěn)定性。西藏有口碑的三氟甲基磺酸鋰以3-氟-4-嗎啉基苯胺為原料,在三氟甲磺酸鋰催化下,經(jīng)過各類操作,利奈唑胺的化學結構總收率為63%。
鋰一次電池又稱鋰原電池,是指以金屬鋰為負極的所有一次電池的總稱。按所用正極材料的不同,主要分為:鋰/ 二氧化錳電池(Li/MnO2)、鋰/亞硫酰氯電池 (Li/SOCl2)、鋰/二氧化硫電池(Li/SO2)等,具有電池電壓高、比能量高、工作溫度范圍廣、儲存壽命長等特點。鋰一次電池使用金屬鋰為負極,使用二氧化錳、二硫化鐵等作為正極活性物質(zhì),電解液使用高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、碘化鋰作為電解質(zhì),整個裝配過程在干燥環(huán)境中進行,注液后即有電,無充放電化成等工序。鋰一次電池不可充電,一次性使用,因其自放電量小,比能量高,保存時間和使用時間均明顯長于鋰二次電池。因此適用于耗電量小,但需要長時間持續(xù)放電的用電設施(如:煙霧探測器),這樣可以**降低維護頻率,減少維護成本,多用于膠卷相機、儀器儀表、安防等領域,并可以在超市購買。
鋰離子電池是由正負極片、粘結劑、電解液和隔膜等組成。在工業(yè)上,廠家主要使用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料和磷酸亞鐵鋰等作為鋰離子電池的正極材料,以天然石墨和人造石墨作為負極活性物質(zhì)。聚偏氟己稀(PVDF)是一種***使用的正極粘結劑,粘度大,具有良好的化學穩(wěn)定性和物理性能。工業(yè)生產(chǎn)的鋰離子電池主要采用電解質(zhì)六氟磷酸鋰(LiPF6)和有機溶劑配置的溶液作為電解液,利用有機膜,如多孔狀的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚合物作為電池的隔膜。鋰離子電池被普遍認為是環(huán)保無污染的綠色電池,但鋰離子電池的回收不當同樣會產(chǎn)生污染。鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等有毒重金屬,但電池的正負極材料、電解液等對環(huán)境和人體的影響仍然較大。如果采用普通垃圾處理方法處理鋰離子電池(填埋、焚燒、堆肥等),電池中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬,以及各類有機、無機化合物將造成金屬污染、有機物污染、粉塵污染、酸堿污染。鋰離子電解質(zhì)機器轉化物,如LiPF6、六氟合砷酸鋰(LiAsF6)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)、氫氟酸(HF)等,溶劑和水解產(chǎn)物如乙二醇二甲醚(DME)、甲醇、甲酸等都是有毒物質(zhì)。因此,廢舊鋰離子電池需要經(jīng)過回收處理,減少對自然環(huán)境和人類身體健康的危害。添加三氟甲磺酸鋰(LiTf)和溴化鋰(LiBr)電解質(zhì)可以極大地提升電池的比容量,并且容量保持率也很穩(wěn)定。
鋰鐵電池是一種一次干電池,鋰鐵電池的正極是二硫化亞鐵,負極是金屬鋰,使用卷繞方式制成電池,放電時,二硫化亞鐵被還原,金屬鋰被氧化。二次電池是指可以多次充電和放電、循環(huán)使用的電池,也稱“可充電池”、“蓄電池” ,主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等種類。鋰一次電池使用金屬鋰為負極,使用二氧化錳、二硫化鐵等作為正極活性物質(zhì),電解液使用高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、碘化鋰作為電解質(zhì),整個裝配過程在干燥環(huán)境中進行,注液后即有電,無充放電化成等工序。鋰一次電池不可充電,一次性使用,因其自放電量小,比能量高,保存時間和使用時間均明顯長于鋰二次電池。因此適用于耗電量小,但需要長時間持續(xù)放電的用電設施(如:煙霧探測器),這樣可以**降低維護頻率,減少維護成本,多用于膠卷相機、儀器儀表、安防等領域,并可以在超市購買。三氟甲磺酸鋰用于制造“水合雙鹽”或一水合鹽電解液。安徽三氟甲基磺酸鋰報價表
三氟甲基磺酸鋰的化學分子量。高純?nèi)谆撬徜嚨闹苽?/p>
為研究鈉離子對Li-O2電池的影響,研究者使用了相同的電池材料,但在四甘醇二甲基二甲基醚(TEGDME)和1 M三氟甲磺酸鋰溶液中引入了不同濃度的三氟甲磺酸鈉。圖a為添加有鈉離子的三種不同電解質(zhì)的Li-O2電池的電壓曲線。在1 M Li+電解液中,放電顯示出一個約2.7 V的平臺,而充電曲線從3.6 V處的平臺開始,迅速超過4.0 V直至充電結束。使用0.1 M Na+時,充電電壓在3.8 V處顯示穩(wěn)定的平臺;對于具有1 M Li+和0.5 M Na+的電解質(zhì),充電電壓進一步降低至3.4 V,表現(xiàn)出小于0.5 V的低充電過電勢。類似的趨勢也可在另一組電解質(zhì)中觀察到。Na+的添加會降低充電電位,其中0.4 M Li+和0.6 M Na+的比較低充電電位為3.4 V,這表明析氧反應(OER)中的快速動力學。深度放電/充電曲線,在沒有Na+,放電容量為2.08 mAh cm-2;具有1 M Li+和0.1 M Na+,放電容量為7.2 mAh cm-2,具有1 M Li+和0.5 M Na+的電池的容量為5.9 mAh cm-2。具有1 M Li+和0.5 M Na+的Li-O2電池在30周內(nèi)都能保持低的充電電壓。30圈循環(huán)后,充電電位增加,這可能是由于副產(chǎn)物在電極上的積累。高純?nèi)谆撬徜嚨闹苽?/p>