新型鋰離子電池用電解質(zhì)鹽草酸二氟硼酸鋰(LiODFB)的研制及其性質(zhì)研究

1、新型鋰離子電池用電解質(zhì)鹽草新型鋰離子電池用電解質(zhì)鹽草酸酸二二 氟硼酸鋰（氟硼酸鋰（LiODFB）的研制及其性）的研制及其性 質(zhì)研究質(zhì)研究主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)狀一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)狀 二、已完成工作及二、已完成工作及取得成果取得成果三、草酸二氟硼酸鋰（三、草酸二氟硼酸鋰（LiODFB）與）與LNMO的相容性的相容性 四、四、LiODFB與與LiBF4的聯(lián)產(chǎn)方法的聯(lián)產(chǎn)方法 五、五、LiODFB與與LiBF4混合電解液與混合電解液與LNMO相容性相容性 六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響1.1 鋰離子電池電鋰離子電池電解解液液的要求的要求離

2、子離子電導(dǎo)電導(dǎo)率率高，高，在在10-3 Scm-1以上以上熱穩(wěn)熱穩(wěn)定性定性好好，工，工作作溫限寬溫限寬電化電化學(xué)窗學(xué)窗口口寬寬安全安全性能性能好好，不，不易易燃燒燃燒或或爆炸爆炸便宜便宜，無，無污污染，染，環(huán)環(huán)境友好境友好一、鋰一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)離子電池用電解液研究現(xiàn)狀狀1.2 鋰離子電池用鋰離子電池用電解電解質(zhì)鹽質(zhì)鹽電解質(zhì)鹽在電解質(zhì)鹽在高純高純有有機(jī)溶機(jī)溶劑劑中的中的溶溶解度解度高高，易，易解解離且離且 締合度?。痪喓隙刃?；在在0V-5V的電壓范圍的電壓范圍內(nèi)不內(nèi)不分分解；解；熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好，且，且有有良好良好的的循環(huán)循環(huán)性性能；能；制備簡(jiǎn)單，制備簡(jiǎn)單，便宜便宜，易儲(chǔ)易儲(chǔ)存。

3、存。一、鋰一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)離子電池用電解液研究現(xiàn)狀狀1.2 鋰離子電池用鋰離子電池用電電解解質(zhì)鹽質(zhì)鹽 雙草酸雙草酸硼酸鋰（硼酸鋰（LiBOB) 有較好的有較好的高溫性能，但低溫性能差；高溫性能，但低溫性能差； 四氟硼四氟硼酸鋰（酸鋰（LiBF4) 低溫性能低溫性能良好，高溫性能差；良好，高溫性能差；大規(guī)模商大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的業(yè)化應(yīng)用的LiPF6 制備過制備過程工藝控制十分困難，有污染隱患；程工藝控制十分困難，有污染隱患； 熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定性不好，在高溫下易分解產(chǎn)生性不好，在高溫下易分解產(chǎn)生HF，影響電池性能，影響電池性能一、鋰一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)離子電池用電解液研究現(xiàn)狀狀 熱分

4、解熱分解溫度高（溫度高（240）；）； 對(duì)電極對(duì)電極材料基本沒有腐蝕性；材料基本沒有腐蝕性； 循環(huán)性循環(huán)性能好；能好； 水分敏水分敏感性低。感性低。一、鋰一、鋰離子電池用電解液研究現(xiàn)離子電池用電解液研究現(xiàn)狀狀1.3 草酸二氟硼酸草酸二氟硼酸鋰鋰LiODFB更好的更好的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性電化學(xué)性能和穩(wěn)定性 可可望代替（或部分）望代替（或部分）LiPF6材材料料存在問存在問題題 提提純困難，鹽純困難，鹽 和電解和電解液的理化性能沒液的理化性能沒 有系統(tǒng)有系統(tǒng)研究，電解液與研究，電解液與 電極材電極材料的相容性研究料的相容性研究 也需進(jìn)也需進(jìn)一步深入研究。一步深入研究。2.1 LiODFB的電導(dǎo)率的

5、電導(dǎo)率二、已二、已完成工作及取得成完成工作及取得成果果-40-20020Tempreture/40608009631215Ionic conductivity/ms.cm-1LiODFB LiPF6電解質(zhì)鹽不同的電解液在不同溫度下的電導(dǎo)率圖電解質(zhì)鹽不同的電解液在不同溫度下的電導(dǎo)率圖-40-0： LiODFBLiPF60-70： LiODFBLiPF6-CPELiPF6液體電解液液體電解液0.020.030.040.050.060.07321Current density/(mA cm-2)61 LiPF liquid electrolyte 2 LiPF -CPE63 LiODFB-CPE六、

6、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.3 電極穩(wěn)定性電極穩(wěn)定性使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE組裝電池組裝電池的的EIS圖譜圖譜(a) Li/CPE/LiFePO4電池；電池；(b) Li/CPE/石墨電池石墨電池LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiPF liquid electrolyte after cycle6LiPF -CPE after cycle6LiODFB-CPE after cycle050100 150 200 250 300 350 400 450Z/ohm010050501

7、00150200250-Z/ohm(a)LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiPF liquid electrolyte after cycle6LiPF -CPE after cycle6LiODFB-CPE after cycle050100150200Z/ohm2503003504000150200250300350-Z/ohm(b)六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.4對(duì)集流體穩(wěn)定性對(duì)集流體穩(wěn)定性0.010.00234567Potential vs. (Li+/Li)/V普通普通LiPF6電解液、電解液

8、、LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE 對(duì)對(duì)Al箔的箔的LSV曲線曲線0.020.030.040.050.060.07321Current density/(mA cm-2)1 LiPF liquid electrolyte62 LiPF -CPE63 LiODFB-CPE六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.5電池性能電池性能使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE的的Li/CPE/LiFePO4電池的電池的CV曲線曲線2.53.03.54.04.5-0.2-0.10.00.10.21212Current/mAPotential vs. (Li+/

9、Li)/V1LiPF -CPE62LiODFB-CPE0.00.20.40.60.81.0Potential vs. (Li+/Li)/V使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE的的Li/CPE/石墨電池的石墨電池的CV曲線曲線-1.0-0.50.00.51.01.521Current/mA1 LiPF -CPE62 LiODFB-CPE六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.5 電池性能電池性能0204060801001201402.002.252.502.753.003.503.253.753 2 1321Voltage/VSpecific capaci

10、ty/(mAh g-1)石墨石墨/CPE/LiFePO4電池的首次充電池的首次充放放電曲線電曲線初始放電比容量：初始放電比容量：LiPF6LiPF6-CPELiODFB-CPELiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPE六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.5 電池性能電池性能020406080100Cycle number石墨石墨/LiFePO4電池的循環(huán)電池的循環(huán)放放電容量電容量108110120118116114112Specific capacity/(mAh g-1)LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiODFB-CPE LiPF6-CPE LiPF6六、六、LiODFB對(duì)對(duì)PMMA基基CPE性能的影響性能的影響6.6 小結(jié)小結(jié) 在在30時(shí)時(shí)，LiPF6-CPE與與LiODFB-CPE的的電電導(dǎo)導(dǎo)率率分分別別為為6.2和和 4.9 mS cm-1。其。其log-1/T關(guān)系略關(guān)系略微微偏離線偏離線性關(guān)性關(guān)系系，趨，趨于于VTF方方 程程。 LiFePO4電電極在極在LiODFB-CPE中的穩(wěn)定性優(yōu)中的穩(wěn)定性優(yōu)于于在在LiPF6-CPE和和 普普通通LiPF6電解液中的穩(wěn)定電