如今,鋰離子電池被認為是**有前途的大中型能源儲能系統之一,然而鋰離子電池仍然存在一些缺點,比如功率密度有限,成本高,安全性差等。其中安全問題對于大規模應用是非常重要的,其主要是由電解液和隔膜的熱穩定性引起的。商業電解液鋰鹽一六氟磷酸鋰,在60°C以上會與水反應熱分解,因此商業鋰離子電池通常***于低于60°C溫度下使用,并且電池組裝時嚴格要求無水條件。雖然有--些其他的鋰鹽,例如,四氟硼酸鋰,雙乙=酸硼酸鋰和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)等也得到了***的應用,但均不是LiPF6可行的替代品。傳統電解質的組成是將鋰鹽溶解在溶劑中,鋰離子濃度梯度嚴重,特別是在高充放電速率下。這是由于PF...
電池中的硫正極與電解液直接接觸,因此在循環過程中會形成多硫化物,并誘導多硫化物溶解和穿梭。在鋰為負極、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)為溶質的電池中,研究了高濃度、常規和稀釋電解液對電池性能的影響。充放電曲線為典型的鋰硫電池曲線,電壓平臺較短,對應Sg→Li2S4的轉變;低電壓的平臺較長,對應Li2S4-→Li2S的轉變。在標準的1M電解液中C/10的倍率,硫正極可表現出1265mAh.g-1的比容量、第二個放電平臺電壓約為2.1V(電壓遲滯~0.15V)。但當倍率增加到2C時,放電容量降為650mAh.g-1(為初始容量的50%),放電平臺降為1.8V(電壓遲滯~0.65V),說明存在溶...
隨后研究人員將制備的中性高濃度鋅離子電解質、鋰錳氧(LiMn2O4)正極、Zn負極組裝成完整的紐扣電池,并測試了電池的電化學性能。在0.4C倍率下,電池能量密度可達180 Wh kg–1,經過4000次循環后,電池仍可保持85%的初始容量,庫倫效率近100%;而將該電解質應用于以氧氣為正極的的Zn空氣電池中同樣獲得了優異的性能,即電池能量密度可達300 Wh kg–1,循環次數達200余次。上述結果表明,新型的高濃度中性Zn離子電解質能夠有效地抑制充放電循環中枝晶的形成,從而***改善電池循環穩定性和壽命。而結構表征、譜學研究以及分子動力學綜合研究揭露了該電池性能增強原因來源于高濃度水系電解質...
酯類和醚類是電池中**常用的兩類有機電解液溶劑,而常用的鹽有六氟磷酸鹽,高氯酸鹽,三氟甲基磺酸鹽,雙三氟甲烷磺酰亞胺鹽等。在對硬碳的報道中,酯類電解液是**常用的,但醚類電解液可以實現更好的倍率性能和首效。電解液溶劑和鹽的種類,以及電解液的濃度,可以影響SEI膜的組成,從而影響硬碳負極的循環性能。通過在電解液中加入少量的添加劑,可以***的提高硬碳負極的性能。比如,添加2-5%的氟代碳酸乙烯酯(Fluoroethylene Carbonate,FEC)可以在硬碳負極表面生成穩定的SEI膜,而加入碳酸亞乙烯酯(Vinylene Carbonate,VC)則可以提高SEI膜的熱穩定性,從而提高電池...
目前商業上**成功的鋰鹽是LiPF6,因為它均衡了各項性能,如良好的解離度、溶解性、離子電導率以及能夠鈍化鋁箔等。但它在痕量水存在的情況下會與水反應生成HF侵蝕正極,此外它在80 ℃即發生分解。LiPF6較差的化學穩定性和熱穩定性限制了其在高電壓三元鋰離子電池中的應用,故對于新的替代鋰鹽的尋找從未停止。其中被深入研究的有雙草酸硼酸鋰(LiBOB),二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB),雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)及雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)等。但在實際應用中,除了成本限制,這些鋰鹽都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB較差的溶解性,LiFSI和LiTFSI較差的純度和在高壓下(4.0...
鋰鹽的種類非常多,但考慮到溶解度和穩定性等具體要求能應用于鋰離子電池的鋰鹽種類比較有限,常見的應用于鋰離子電池的鋰鹽種類如表2所示。雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)具有較高的溶解度和高的化學穩定性,同時,具有高的離子電導率和寬的電化學窗口。在20世紀90年代,3M公司率先將此鹽實現了商業化,作為動力電池電解液的功能添加劑使用,具有改善正負極SEI膜,穩定正負極界面,抑制氣體的產生,改善高溫性能和循環性等多種功能。在WIS體系中將LiTFSI作為主體鋰鹽是因為:其在水溶液中有較高的溶解度(>20mol/kg,25°C)和其在水溶液中不水解具有高的化學穩定性。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI...
LiTFSI作為新型非水性鋰鹽,具有高的熱穩定性,陰陽離子的締合度小,在碳酸酯體系具有高的溶解度和解離度。在低溫情況下,LiFSI體系電解液較高的電導率和較低的電荷轉移阻抗保證了其低溫性能。Mandal等人采用LiTFSI作為鋰鹽,EC/DMC/EMC/pC(質量比15:37:38:10)為基礎溶劑,所得電解液在-40°C下仍具有2mScm-1的高電導率。因而,LiTFSI被視為是**有前途的,能夠取代六氟磷酸鋰的電解質,也被視為是過渡到固態電解質時代的選擇之一。根據維基百科的觀點,LiTFSI雙(三氟甲磺酰基)酰亞氨鋰又稱雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰,是一種弱配位陰離子的鋰鹽,化學式為LiC2F...
雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰:用作鋰離子電池有機電解質鋰鹽,具有較高的電化學穩定性和電導率。而且在較高的電壓下對鋁集流體沒有腐蝕作用。外觀: 白色結晶或粉末含量: ≥99%水分:小于100ppm(水分一般在40ppm左右)熔點: 234-238℃包裝: 5KG、50KG桶!1.作為鋰電池有機電解質鋰鹽LiN(CF3S02)2作為鋰電解質鋰鹽,水分要小于100ppm,一般在40ppm左右,才可以使用。用作鋰離子電池有機電解質鋰鹽,具有較高的電化學穩定性和電導率。而且在較高的電壓下對鋁集流體沒有腐蝕作用。用EC/DMC配制成l mol/L電解質溶液。電導率可達1.0x10-2 S/cm。在-30℃下電導率...
LiTFSI(雙三氟甲烷磺酰亞酰胺鋰)鋰鹽熱穩定性優異,但通常會腐蝕鋁箔。為解決這一問題,Matsumoto等將LiTFSI鋰鹽濃度提高,配制了1.8mol/LLiTFSIm(EC):m(DEC)=3:7電解液,使用鋁工作電極時其電化學窗口達到了4.5V。通過分析得到由于在高濃度電解液中,鋁箔表面形成一-層氟化鋰LiF鈍化層,成功抑制了鋁箔的腐蝕。Wang等研究了高濃度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)電解液體系,其可形成三維網絡狀結構,從而在5V電壓條件下有效阻止過渡金屬和鋁的溶解,高電壓石墨C/LiNi0.5Mn1.5O4電池具有優異的循環性能。在10mol/LLi...
尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)正極作為一種主流的水系鋰電池正極材料被***用于水系鋰離子電池,研究表明其電化學性能高度依賴于錳酸鋰材料自身化學組分、顆粒尺寸、晶體結構和形貌等材料屬性。本文針對性選取了LiMn2O4、鋁摻雜LiAlxMn2-xO4、富鋰Li1+xMn2-xO4三種典型的尖晶石型LiMn2O4,通過一系列分析、表征手段研究循環前后其晶體結構、材料形貌以及化學組分的變化,探究在高鹽濃度Water-in-salt (WIS)水系電解液(21 mol/kg的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)溶液)中三種材料電化學性能不同的原因。研究發現充放電時未經處理的尖晶石LiMn2O4因為嚴重...
研究了雙三氟甲烷磺酰亞胺陰離子Tf2N分別與5種不同陽離子組成的離子液體對產紫青霉菌(PenicilliumpurpurogenumLi-3)的生長、代謝、細胞膜透性及全細胞催化活性的影響結果表明,[N1,4.4,4]Tf2N對產紫青霉菌的生長有促進作用,[Py14]Tf2N,[Bmim]Tf2N,[BPy]Tf2N和[P6.4.4,4]Tf2N4種離子液體對產紫青霉菌的生長則均有不同程度的抑制。代謝活力保留值R的測定結果表明,[P6.4.4,4]Tf2N和[N14.4.4JTf2N對產紫青霉菌體細胞表現出相對較高的生物相容性;5種離子液體對菌體細胞的細胞膜透性均有改善作用。全細胞催化反應數據...
基于上述研究基礎,又開展了LiPF6添加劑改性LiTFSI-LiBOB雙鹽電解質的研究工作。研究表明,適量的LiPF6添加劑可以誘導EC溶劑開環、聚合,使生成的SEI膜表面富含poly(CO3)成分,SEI膜表面由此變的致密、光滑,可以有效抑制鋰枝晶的生長。該研究成果以“Electrolyteadditiveenabledfastchargingandstablecyclinglithiummetalbatteries”為題,發表在Nat.Energy2017,2,17012(JianmingZheng,MarkH.Engelhard,DonghaiMei,ShuhongJiao,Bryant...
中科院物理研究所李泓和禹習謙研究員等人采用原位微分電化學質譜(DEMS)來研究LiCoO2|PEO-LiTFSI|Li電池中的產氣行為。通過實驗和理論計算表明,LiCoO2的表面催化作用是PEO在4.2 V意外析出H2氣體的根本原因。使用穩定的固態電解質Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)對LiCoO2表面進行包覆可以減輕這種表面催化作用,并將電池工作電壓擴展到4.5 V以上。同時還解釋了產氣的原因:雙三氟甲烷磺酰亞胺(HTFSI)在正極側因被氧化脫水而產生,并在負極極側與金屬鋰反應導致了氫氣的析出。相關研究成果以“Increasing Poly(ethyleneoxide)...
利用簡單的溶劑揮發法將聚環氧乙烷(PEO)/雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)聚合物電解質填充至聚乙烯隔膜的孔道內,制備了厚度*為7.5μm的超薄復合聚合物電解質。作者采用價廉易得、高力學性能、高孔隙率的電池隔膜作為支撐體,保證了超薄固態電解質的力學強度、防止全固態電池在組裝、使用過程中發生內短路。采用該超薄電解質可***減小全固態電池的歐姆阻抗、極化現象,大幅提高全固態電池的電化學性能和能量密度。結果表明,采用該超薄固態電解質的全固態電池能夠表現出優異的循環穩定性,LiFeO4電池在60oC可以10C速率快充,在30oC下的比容量可達135 mAh g-1。該固態電解質與高比能正極材料(如...
浙江大學工程力學系曲紹興教授與賈錚教授課題組研發了一種具有優異力學性能的全固態離子導電彈性體,成果以《AMechanicallyRobustandVersatileLiquid-FreeIonicConductiveElastomer》為題發表在材料領域**期刊AdvancedMaterials上。他們將酯類單體乙二醇甲醚丙烯酸酯(MEA)、丙烯酸異冰片酯(IBA)和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)按一定比例混合,通過自由基聚合的方法,制備了一種新型的全固態離子導電彈性體。該材料中高分子網絡與離子間存在大量氫鍵與鋰鍵,這些氫鍵與鋰鍵起到物理交聯點的作用并且在材料受拉伸時可發生斷裂、耗散大量...
雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰:1.作為鋰電池有機電解質鋰鹽LiN(CF3S02)2作為鋰電解質鋰鹽,水分要小于100ppm,一般在40ppm左右,才可以使用。用作鋰離子電池有機電解質鋰鹽,具有較高的電化學穩定性和電導率。而且在較高的電壓下對鋁集流體沒有腐蝕作用。用EC/DMC配制成lmol/L電解質溶液。電導率可達S/cm。在-30℃下電導率還在10-3S/cm以上。這對于***應用極為重要。2.作反應催化劑LiN(CF3S02)2:和它的同系列化合物MN(RsS02)2(其中,M為1價陽離子,如H+,U+,Na+等;Rf為CF3,C2F5,C3F7,C4F9等全氟烷基),是用于有機催化裂...
基于此,斯坦福大學戴宏杰教授團隊提出了一種用于鋰金屬電池的新型離子液體電解質。該電解液的粘度相較于之前用于鋰金屬電池的離子液體更低,其組分包括1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酸亞胺([EMIm]FSI與5 M雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)及0.16 M雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉(NaTFSI)添加劑(在本文中為了方便將該電解質命名為“EM-5Li-Na”IL電解液)。采用該電解液的Li/Li對稱電池可實現1200 h穩定、可逆的Li沉積/溶解循環,Li-Cu電池可實現鋰沉積CE≈99%。當鋰金屬與高容量NCM 811陰極匹配時可分別提供比較大比容量(≈199 mAh g-1)和≈765Wh kg-1的能量...
基于上述研究基礎,又開展了LiPF6添加劑改性LiTFSI-LiBOB雙鹽電解質的研究工作。研究表明,適量的LiPF6添加劑可以誘導EC溶劑開環、聚合,使生成的SEI膜表面富含poly(CO3)成分,SEI膜表面由此變的致密、光滑,可以有效抑制鋰枝晶的生長。該研究成果以“Electrolyteadditiveenabledfastchargingandstablecyclinglithiummetalbatteries”為題,發表在Nat.Energy2017,2,17012(JianmingZheng,MarkH.Engelhard,DonghaiMei,ShuhongJiao,Bryant...
Borgel等研究了鎳錳酸鋰半電池(Li/LiNi0.5Mn1.5O4)在TFSI(雙三氟甲烷磺酰亞胺)基離子液體中的性能,相比于常規電解液,電池不可逆容量**降低。但將這些離子液體應用在高倍率和低溫環境時,其性能還需要進一步的優化。1mol/LLiNTf2-C4mpyrNTf2(雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰/1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓雙三氟甲磺酰亞胺)電解液用于Li/LiNi0.5Mn1.5O4電池,與電解液[1mol/LLiPF6j(EC)∶j(DEC)=1∶2]相比,電池放電容量相當,但庫侖效率有明顯的提高,且離子液體的阻燃性、安全性較優。不足的地方是使用該離子液體后電池庫侖效率*約95%,容量...
由來自美國馬里蘭大學王春生教授和美國陸軍研究實驗室徐康博士兩位華人學者領導的研究小組嘗試了新的思路。他們將一種鋰的離子化合物——雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰以極高的濃度溶于水,得到了一種獨特的“鹽水”。由于溶液中鋰鹽的體積和質量分數都高于水,這種“鹽水”實際上應該視為水溶于鋰鹽中形成的溶液。這種溶液的導電能力與常規有機溶劑電解質相當,而可燃性要**低于后者。在電池使用過程中,溶液中的鋰鹽會先于水發生電解,電解產物會沉積在電極上形成保護層,防止水的電解的發生,而導電能力不會受到影響。類似的保護層在使用非水電解質的電池中很常見,但因為基于水溶液的電解質電解產物是氫氣和氧氣,通常很難形成固態保護層,而這項新...
LiTFSI(雙三氟甲烷磺酰亞酰胺鋰)鋰鹽熱穩定性優異,但通常會腐蝕鋁箔。為解決這一問題,Matsumoto等將LiTFSI鋰鹽濃度提高,配制了1.8mol/LLiTFSIm(EC):m(DEC)=3:7電解液,使用鋁工作電極時其電化學窗口達到了4.5V。通過分析得到由于在高濃度電解液中,鋁箔表面形成一-層氟化鋰LiF鈍化層,成功抑制了鋁箔的腐蝕。Wang等研究了高濃度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)電解液體系,其可形成三維網絡狀結構,從而在5V電壓條件下有效阻止過渡金屬和鋁的溶解,高電壓石墨C/LiNi0.5Mn1.5O4電池具有優異的循環性能。在10mol/LLi...
華南理工大學Min Zhu、Renzong Hu團隊,以“Constructing Li‐Rich Artificial SEI Layer in Alloy‐Polymer Composite Electrolyte to Achieve High Ionic Conductivity for All Solid‐State Lithium Metal Batteries”為題,在Advanced Materials期刊上發表***研究成果:通過在聚合物基聚(環氧乙烷)-雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰復合固體電解質(簡稱PEOm)中添加鋰基合金,構建了約60 nm厚的人造富鋰界面層,實現了固體電解質的...
麻省理工學院發現電解質陰離子基團效應可將鋰離子電池交換電流密度提升百倍據先進能源科技戰略情報研究中心9月2日消息,麻省理工學院Yet-MingChiang教授研究團隊發現電解質陰離子基團效應可將鋰離子電池交換電流密度提升百倍。團隊首先通過濕化學方法制備了鋰鈷氧復合電極(LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2,NMC)復合塊體電極,隨后從塊體電極分離出單個NMC電極顆粒,置于不同的電解質環境中,進行一系列的電化學性能測試。電化學阻抗譜和恒電位間隙滴定測試顯示,相比六氟磷酸鋰(LiPF6)電解質電池,采用雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)離子傳輸效率更高,其交換電流密度大幅提升,且隨充電電...
電化學分析以其靈敏度高和便捷準確而成為分析檢測領域的研究熱點之一。本論文制備了還原氧化石墨烯修飾的玻碳電極、平面參比電極和納米普魯士藍、氧化石墨烯及雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰修飾的絲網印刷電極。采用交流阻抗法及微分脈沖伏安法對不同氧化程度的植物油進行了測量并與國標比色法進行對比,結果表明所建立的電化學方法能夠方便準確地對植物油的氧化程度進行檢測。主要研究內容及結果如下:1、還原氧化石墨烯修飾玻碳電極的制備及其在水相介質中測量植物油氧化誘導時間制備了氧化石墨烯及rGO/GCE,并研究了rGO膜層厚度對電極性能的影響。結果表明,循環伏安掃描50圈得到的rGO/GCE性能比較好。接著建立了植物油氧化誘導時...
雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰,通常簡稱為LiTFSI,是一種親水鹽,化學式為LiC2F6NO4S2。它是鋰離子電池電解質中常用的鋰離子源,是一種比常用的六氟磷酸鋰更安全的替代品。因為它在水中有很高的溶解度(>21m),LiTFSI已被用作水-鹽電解質中的鋰鹽,用于水性鋰離子電池。2020年,全球雙三氟甲磺酰亞胺鋰溶液市場規模達到了xx百萬美元,預計2026年可以達到xx百萬美元,年復合增長率(CAGR)為xx%(2021-2027)。中國市場規模增長快速,預計將由2020年的XX百萬美元增長到2027年的XX百萬美元,年復合增長率為XX%(2021-2027)。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰消費地區。有...
一般而言,電解液中有機溶劑和溶質容易分析并模仿,但添加劑成分通常很難分析出來。可以說,添加劑的成分是電解液企業的技術**所在。常見的添加劑分類包括SEI(改善石墨負極表面的固體電解質界面膜性能)成膜添加劑、抗過充添加劑、阻燃添加劑、穩定添加劑、浸潤添加劑、除酸除水添加劑等等。常見的添加劑有雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸鋰(LiDFOB)、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)等。以其中的LiFSi為例,目前全球范圍內*有日本的觸媒公司實現產業化生產,國內的氟特電池(新三板.上市公司)目前有小批量出貨,因此相對于日韓企業來講,目前國內電解液企業在添加劑方面處于相...
基于此,斯坦福大學戴宏杰教授團隊提出了一種用于鋰金屬電池的新型離子液體電解質。該電解液的粘度相較于之前用于鋰金屬電池的離子液體更低,其組分包括1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酸亞胺([EMIm]FSI與5 M雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)及0.16 M雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉(NaTFSI)添加劑(在本文中為了方便將該電解質命名為“EM-5Li-Na”IL電解液)。采用該電解液的Li/Li對稱電池可實現1200 h穩定、可逆的Li沉積/溶解循環,Li-Cu電池可實現鋰沉積CE≈99%。當鋰金屬與高容量NCM 811陰極匹配時可分別提供比較大比容量(≈199 mAh g-1)和≈765Wh kg-1的能量...
LiTFSI(雙三氟甲烷磺酰亞酰胺鋰)鋰鹽熱穩定性優異,但通常會腐蝕鋁箔。為解決這一問題,Matsumoto等將LiTFSI鋰鹽濃度提高,配制了1.8mol/LLiTFSIm(EC)∶m(DEC)=3:7電解液,使用鋁工作電極時其電化學窗口達到了4.5V。通過分析得到由于在高濃度電解液中,鋁箔表面形成一層氟化鋰LiF鈍化層,成功抑制了鋁箔的腐蝕。Wang等研究了高濃度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)電解液體系,其可形成三維網絡狀結構,從而在5V電壓條件下有效阻止過渡金屬和鋁的溶解,高電壓石墨C/LiNi0.5Mn1.5O4電池具有優異的循環性能。在10mol/LLiF...
中科院物理研究所李泓和禹習謙研究員等人采用原位微分電化學質譜(DEMS)來研究LiCoO2|PEO-LiTFSI|Li電池中的產氣行為。通過實驗和理論計算表明,LiCoO2的表面催化作用是PEO在4.2 V意外析出H2氣體的根本原因。使用穩定的固態電解質Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)對LiCoO2表面進行包覆可以減輕這種表面催化作用,并將電池工作電壓擴展到4.5 V以上。同時還解釋了產氣的原因:雙三氟甲烷磺酰亞胺(HTFSI)在正極側因被氧化脫水而產生,并在負極極側與金屬鋰反應導致了氫氣的析出。相關研究成果以“Increasing Poly(ethyleneoxide)...
LiTFSI作為新型非水性鋰鹽,具有高的熱穩定性,陰陽離子的締合度小,在碳酸酯體系具有高的溶解度和解離度。在低溫情況下,LiFSI體系電解液較高的電導率和較低的電荷轉移阻抗保證了其低溫性能。Mandal等人采用LiTFSI作為鋰鹽,EC/DMC/EMC/pC(質量比15:37:38:10)為基礎溶劑,所得電解液在-40°C下仍具有2mScm-1的高電導率。因而,LiTFSI被視為是**有前途的,能夠取代六氟磷酸鋰的電解質,也被視為是過渡到固態電解質時代的選擇之一。根據維基百科的觀點,LiTFSI雙(三氟甲磺酰基)酰亞氨鋰又稱雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰,是一種弱配位陰離子的鋰鹽,化學式為LiC2F...