1994年,Dahn等报道了***个水系锂离子电池,该体系分别使用LiMn2O4和VO2作为正、负极,以5 mol/L LiNO3和0.001 mol/L LiOH作为电解液,在1.5 V的平均电压下循环100次后容量保持率达到80%。然而,水的电化学窗口较窄,限制了电极材料的选择范围,导致了传统水系锂离子电池的能量密度很低。为了进一步提高能量密度,2015年,王春生等报道了宽电位“water in salt”电解液,负极侧双三氟甲基磺酰亚胺(TFSI)的还原导致的钝化作用和正极侧Li+的溶剂化以及TFSI离子的作用,使电化学窗口扩大至3 V,如图5所示。使用该电解液组装了2.3 V的水系锂离子电池并循环了1000多次,无论在较低(0.15 C)、还是较高(4.5 C)倍率下放电和充电库仑效率均接近100%。在此研究基础上,该课题组又使用三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB)作为添加剂,通过TMSB的电化学氧化形成阴极电解质界面(CEI),使LiCoO2在更高的截止电压下稳定充电/放电,并具有170 mA·h/g的高容量。当与Mo6S8阳极配对时电压为2.5 V,能量密度达到120 W·h/kg(1000个循环),每循环0.013%的极低容量衰减率。随后,又有更宽电位的“water in bisalt”电解液被报道,拓宽了电极材料选择的范围。双三氟甲烷磺酰亚胺锂的安全信息。江苏盐酸双三氟甲烷磺酰亚胺锂
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分子式。
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。
研究了双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子Tf2N分别与5种不同阳离子组成的离子液体对产紫青霉菌(PenicilliumpurpurogenumLi-3)的生长、代谢、细胞膜透性及全细胞催化活性的影响结果表明,[N1,4.4,4]Tf2N对产紫青霉菌的生长有促进作用,[Py14]Tf2N,[Bmim]Tf2N,[BPy]Tf2N和[P6.4.4,4]Tf2N4种离子液体对产紫青霉菌的生长则均有不同程度的抑制。代谢活力保留值R的测定结果表明,[P6.4.4,4]Tf2N和[N14.4.4JTf2N对产紫青霉菌体细胞表现出相对较高的生物相容性;5种离子液体对菌体细胞的细胞膜透性均有改善作用。全细胞催化反应数据显示比较好离子液体为[Py14]Tf2N,当其加入量为25%,反应84h后,单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)产率高达95.38%。5种离子液体对产紫青霉菌的生长、代谢、细胞膜透性及全细胞催化活性的影响不仅与阴离子Tf2N有关阳离子的组成、结构和性质也发挥重要的作用。双三氟甲烷磺酰亚胺类离子液体对产紫青霉菌株全细胞催化特性的影响。
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双三氟甲烷磺酰亚胺锂用作锂离子电池有机电解质锂盐,具有较高的电化学稳定性和电导率。双三氟甲烷磺酰亚胺锂近期价格
双三氟甲烷磺酰亚胺锂的化学性质。江苏盐酸双三氟甲烷磺酰亚胺锂
崔屹团队***报道防火、超轻聚合物-聚合物固态电解质(SSE)。该聚合物固态电解质以多孔聚酰亚胺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)。聚合物固态电解质由有机材料制成,具有可调节的膜厚度(10–25μm),与传统的隔膜/液体电解质相比,具有更高的能量密度。PI / DBDPE膜具有热稳定性、不可燃性和高机械强度,能够保证Li-Li对称电池稳定循环300小时不发生短路。制成的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)。值得一提的是,即使在火焰下测试,该聚合物固态电解质制成的软包电池仍能正常工作。江苏盐酸双三氟甲烷磺酰亚胺锂