中国科学院金属研究所李峰研究员和孙振华研究员等,将原位固化的策略引入到锂硫电池中,在电解液中加入2, 5-二氯-1, 4-苯醌(DCBQ),使得锂硫电池电化学反应过程中生成的多硫离子可以与DCBQ发生亲核取代反应,原位地生成不易溶于醚类电解液的固相有机硫聚合物,从而实现抑制穿梭效应的目的。通过实验表征和理论计算结合,发现有机硫聚合物中的多硫化物可以被共价键合作用限制,该固态的有机硫聚合物能够阻止后续多硫化物的迁移,使活性物质保持在正极中,增加了循环稳定性和活性物质利用率。DCBQ上的醌羰基官能团可以加快锂离子的迁移速率,促进电化学反应的动力学过程,提升电池的倍率性能。在电解液中添加了DCBQ的锂硫电池,在2C电流密度下放电比容量高达622 mAh g-1,是不含添加剂的电池容量的3.5倍,在1 C倍率下充放电循环100圈,电池容量保持率为92%。锂硫电池的醚类电解液中(1 M双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI),0.2 M硝酸锂,溶解于1,3二氧戊环(DOL)和乙二醇二甲醚(DME)的体积比为1:1的混合溶液)添加DCBQ,在***放电产生多硫化物时,DCBQ上的氯可与多硫离子的孤对电子产生作用,发生取代反应进而缩聚生成固相的有机硫聚合物。双三氟甲烷磺酰亚胺锂水分:小于100ppm(水分一般在40ppm左右)。福建双三氟甲烷磺酰亚胺锂氯化锂干燥
如今,锂离子电池被认为是**有前途的大中型能源储能系统之一,然而锂离子电池仍然存在一些缺点,比如功率密度有限,成本高,安全性差等。其中安全问题对于大规模应用是非常重要的,其主要是由电解液和隔膜的热稳定性引起的。商业电解液锂盐一六氟磷酸锂,在60°C以上会与水反应热分解,因此商业锂离子电池通常***于低于60°C温度下使用,并且电池组装时严格要求无水条件。虽然有--些其他的锂盐,例如,四氟硼酸锂,双乙=酸硼酸锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等也得到了***的应用,但均不是LiPF6可行的替代品。传统电解质的组成是将锂盐溶解在溶剂中,锂离子浓度梯度严重,特别是在高充放电速率下。这是由于PF6-的迁移速高于Lit,**终限制了功率的传输并且造成锂枝晶的生长,后者会导致严重的安全问题。另外,现如今广泛应用的多孔聚烯烃隔膜如聚丙烯(PP)和聚2烯(PE)等,当温度升高(>100-150°C)时存在热尺寸收缩,引入额外的安全问题。这样的收缩暴露两个电极直接接触,如果电池过热,可能导致电池内部短路,加速火灾的发生甚至。在功率性能方面,采用了非极性聚烯烃隔膜与极性有机溶剂的相容性差。宁夏什么是双三氟甲烷磺酰亚胺锂双三氟甲烷磺酰亚胺锂的化学成分。
Borgel等研究了镍锰酸锂半电池(Li/LiNi0.5Mn1.5O4)在TFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺)基离子液体中的性能,相比于常规电解液,电池不可逆容量**降低。但将这些离子液体应用在高倍率和低温环境时,其性能还需要进一步的优化。1mol/LLiNTf2-C4mpyrNTf2(双三氟甲烷磺酰亚胺锂/1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双三氟甲磺酰亚胺)电解液用于Li/LiNi0.5Mn1.5O4电池,与电解液[1mol/LLiPF6j(EC)∶j(DEC)=1∶2]相比,电池放电容量相当,但库仑效率有明显的提高,且离子液体的阻燃性、安全性较优。不足的地方是使用该离子液体后电池库仑效率*约95%,容量衰减较快,因此库仑效率还需提高,真正实现高效率、高容量保持率。为改善其不足,可将离子液体与常规溶剂作为共溶剂,提升锂离子电池在高电压下的性能。虽然离子液体可应用在高电压锂离子电池,但是其高的黏度、低的电导率导致电池循环和倍率性能降低;其次,其浸润性不好,致使与电极的相容性也较差;再者,离子液体熔点高,使得在低温下的性能下降。离子液体真正实现应用化还需更多的研究。
采用***性原理计算(DFT)与实验相结合的方法,比较研究了双三氟甲烷磺酰亚胺锂-二草酸硼酸锂(LiTFSI-LiBOB)、双三氟甲烷磺酰亚胺-二氟草酸硼酸锂(LiTFSI-LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂-二草酸硼酸锂(LiFSI-LiBOB)、双氟磺酰亚胺锂-二氟草酸硼酸锂(LiFSI-LiDFOB)四种酰亚胺-硼酸盐双盐电解质体系对抑制锂枝晶生长、提升锂金属库仑效率的作用效果。研究结果表明,LiTFSI-LiBOB双盐电解质体系能够发挥比较好的效果。该研究成果以“Effects of Imide-Orthoborate Dual-Salt Mixtures in Organic Carbonate Electrolytes on the Stability of Lithium Metal Batteries”为题发表在ACS Appl. Mater. Inter. 2018, 10, 2469-2479(Xing Li, Jianming Zheng (共同一作), Mark H. Engelhard, Donghai Mei, Qiuyan Li, Shuhong Jiao, Ning Liu, Wengao Zhao, Ji-Guang Zhang(通讯作者), Wu Xu(通讯作者))。此外,为了更准确的测定锂金属负极的库仑效率,还系统研究了隔膜的影响,研究结果表明聚乙烯(PE)膜是相对**稳定的隔膜体系。发展氯磺酰异氰酸酯锂电池电解液新材料,推进双三氟甲烷磺酰亚胺锂国产化,提升国际竞争力。
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。双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为六氟磷酸锂的升级产品。双三氟甲烷磺酰亚胺锂近期价格
多氟芳香环与双三氟甲烷磺酰亚胺锂进行混合形成呈近晶相的液晶电解质。福建双三氟甲烷磺酰亚胺锂氯化锂干燥
斯坦福大学崔屹教授课题组设计了一种防火、超轻的固态聚合物电解质(SSE)以提高锂电池的安全性。该聚合物固态电解质以多孔聚酰亚胺(PI)作为机械增强框架材料,添加阻燃剂(十溴二苯乙烷,DBDPE)和离子导电聚合物电解质(聚环氧乙烷/双三氟甲烷磺酰基锂,PEO/LiTFSI)。聚合物固态电解质由轻质有机材料制成,具有可调节的膜厚度(10–25 μm),与传统的隔膜/液体电解质相比,具有更高的能量密度。该聚合物框架PI/DBDPE具有良好的热稳定性,在350 ℃时也没有观察到化学成分与形貌的变化。多孔PI/DBDPE膜的杨氏模量为440 MPa,比PEO/LiTFSI膜的杨氏模量(0.1 MPa)高出近4个数量级,证明了其具有优异的机械强度。添加了离子导体PEO/LiTFSI之后,整个电解质表现出了非常好的防火性能。制成的Li/Li 对称电池循环了300小时不短路,LiFePO4/ Li半电池在60 °C下表现出高速率性能(在1 C下为131 mAh g-1)和循环性能(在C/2速率下300个循环)。此外,该固态聚合物电解质制成的软包电池在火焰测试下仍然可以工作,体现出优异的耐高温特性。福建双三氟甲烷磺酰亚胺锂氯化锂干燥