基于此,斯坦福大学戴宏杰教授团队提出了一种用于锂金属电池的新型离子液体电解质。该电解液的粘度相较于之前用于锂金属电池的离子液体更低,其组分包括1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酸亚胺([EMIm]FSI与5 M双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及0.16 M双三氟甲烷磺酰亚胺钠(NaTFSI)添加剂(在本文中为了方便将该电解质命名为“EM-5Li-Na”IL电解液)。采用该电解液的Li/Li对称电池可实现1200 h稳定、可逆的Li沉积/溶解循环,Li-Cu电池可实现锂沉积CE≈99%。当锂金属与高容量NCM 811阴极匹配时可分别提供比较大比容量(≈199 mAh g-1)和≈765Wh kg-1的能量密度。即使在高LiCoO2载量(如12 mg cm−2)的情况下,Li-LiCoO2电池在0.7 C充放电率下经过1200次循环后,其容量保持率仍高达81%(相较于初始容量)。这一结果使得具有高安全性,高能量密度和长循环稳定性的锂金属电池具有实用化前景。该研究成果以“High-Safety and High-Energy-Density Lithium Metal Batteries in a Novel Ionic-Liquid Electrolyte”为题发表在国际前列期刊Advanced Materials上。双三氟甲烷磺酰亚胺锂的安全信息。技术双三氟甲烷磺酰亚胺锂说明书
LiTFSI作为新型非水性锂盐,具有高的热稳定性,阴阳离子的缔合度小,在碳酸酯体系具有高的溶解度和解离度。在低温情况下,LiFSI体系电解液较高的电导率和较低的电荷转移阻抗保证了其低温性能。Mandal等人采用LiTFSI作为锂盐,EC/DMC/EMC/pC(质量比15:37:38:10)为基础溶剂,所得电解液在-40°C下仍具有2mScm-1的高电导率。因而,LiTFSI被视为是**有前途的,能够取代六氟磷酸锂的电解质,也被视为是过渡到固态电解质时代的选择之一。根据维基百科的观点,LiTFSI双(三氟甲磺酰基)酰亚氨锂又称双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂,是一种弱配位阴离子的锂盐,化学式为LiC2F5NO5S2,可用作复合聚合物的亲水性电解质材料。该化合物可由双(三氟甲基磺酰)亚胺和氢氧化锂或碳酸锂在水溶液中反应得到,无水物通过110°C真空干燥获得:LiOH+HNTf2→LiNTf2+H2O中国台湾绿色双三氟甲烷磺酰亚胺锂双三氟甲烷磺酰亚胺锂外观: 白色结晶或粉末。
以双三氟甲烷磺酰亚胺离子([NTf2]-)为阴离子,台成阳离子烷基取代不同(C1、C2和C4)的硅烷基咪唑离子液体,以其为固定相制备气相色谱填充柱。硅烷基咪唑离子液体为强极性固定相;阳离子结构影响固定相的热稳定性、极性和分离性能。在这些离子液体固定相中,1-丁基-3-[(3-三甲氧基硅基)-丙基]咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺([PBIM]NTf2)对Grob试剂分离性能较好。利用溶剂化作用参数模型,评价[PBIM]NTf2固定相特性,研究固定相-组分分子之间相互作用机制;同时考察[PBIM]NTf2色谱柱对不同类型化合物的分离性能。结果表明,[PBIM]NTf2固定相主要作用力是氢键碱性和偶极作用,对烷烃、醇、酯和胺等不同类型的样品组分表现出良好的分离能力。
随后研究人员将制备的中性高浓度锌离子电解质、锂锰氧(LiMn2O4)正极、Zn负极组装成完整的纽扣电池,并测试了电池的电化学性能。在0.4C倍率下,电池能量密度可达180 Wh kg–1,经过4000次循环后,电池仍可保持85%的初始容量,库伦效率近100%;而将该电解质应用于以氧气为正极的的Zn空气电池中同样获得了优异的性能,即电池能量密度可达300 Wh kg–1,循环次数达200余次。上述结果表明,新型的高浓度中性Zn离子电解质能够有效地抑制充放电循环中枝晶的形成,从而***改善电池循环稳定性和寿命。而结构表征、谱学研究以及分子动力学综合研究揭露了该电池性能增强原因来源于高浓度水系电解质中Zn2+的溶剂化-保护层结构,即Zn2+周围被大量双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子迫包围,避免其与水分子接触从而形成离子对(Zn-TFSI)+,有效抑制(Zn-(H2O)6)2+的形成,进而避免化学惰性的氧化锌枝晶的形成。硅烷基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体气相色谱固定相的性能评价。
据外媒报道,巴西圣保罗大学化学研究所(the University of São Paulo's Chemistry Institute,IQ-USP)的研究人员发现,可以用高浓度的含水电解液,即水溶盐电解液,替代汽车电池和其他电化学装置中的有机溶剂,而且此类电解液具有成本低、无毒性等优势。研究人员表示:“水溶盐电解液指的是极少量的水加高浓度的盐组成的溶液,水的量刚好能够溶解离子,促成溶剂的形成。与传统解决方案不同,该系统不含游离水。”此外,只有由一个大的阴离子与一个小的阳离子组成的盐分子才可被溶解。例如,双三氟甲烷磺酰亚胺锂(CF3SO2NLiSO2CF3)、氯化钠或食盐都没有用,因为它们的阳离子和阴离子大小相似。由于此种高浓度的溶液中没有游离水,电解水分解成氢和氧就会变得更加困难,因此,尽管该系统不含水,该溶液的电化学稳定性仍然很高。综上所述,此种基于高浓度水溶盐溶液的创新技术比将盐溶解于有机化合物的传统技术更具明显优势,不过,水溶盐电解液技术的应用也面临着挑战。双三氟甲烷磺酰亚胺锂的贮存方法。有口碑的双三氟甲烷磺酰亚胺锂特价
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电池中的硫正极与电解液直接接触,因此在循环过程中会形成多硫化物,并诱导多硫化物溶解和穿梭。在锂为负极、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)为溶质的电池中,研究了高浓度、常规和稀释电解液对电池性能的影响。充放电曲线为典型的锂硫电池曲线,电压平台较短,对应Sg→Li2S4的转变;低电压的平台较长,对应Li2S4-→Li2S的转变。在标准的1M电解液中C/10的倍率,硫正极可表现出1265mAh.g-1的比容量、第二个放电平台电压约为2.1V(电压迟滞~0.15V)。但当倍率增加到2C时,放电容量降为650mAh.g-1(为初始容量的50%),放电平台降为1.8V(电压迟滞~0.65V),说明存在溶解/穿梭效应从而导致锂硫电池中倍率性能受限。电解液浓度增加时,高倍率下容量***降低,电压滞后明显增加。高浓度电解液1C-2C倍率下,几乎无法区分出两个放电平台,说明高浓度电解液中反应动力学较差。当电解液浓度为1M和2M时,200次循环后均出现明显的容量衰减(~65%),即第200圈充放电*能释放~600mAhg-1的容量。在0.1M的电解液中,电池表现出了优异的电化学性质,循环200个周期后的容量保持率为~95%,说明稀释电解液后的锂硫电池中多硫化物穿梭、负极表面不可逆的Li2S沉积和电阻的增长均变小。技术双三氟甲烷磺酰亚胺锂说明书