由于有氟化物的存在,是造成鈍化膜形態相當致密和均勻的原因。**明顯的例子可能是由鋰或鈉電解質形成的SEI膜,這些電解質基于高濃度的雙三氟甲烷磺酰亞胺(TFSI)鹽(鋰為21m,Na為9m)。透射電子顯微鏡下主要由幾乎完全結晶的LiF,加上相應的鋰或鈉離子電池實際上能夠以相當高的速率運行,這與氟化物有害于相間的基本功能相悖。通過一種尚未被理解的機制,離子的傳輸不會通過那些幾乎完全結晶的LiF或NaF的SEI膜,Zhang等人通過計算和實驗證明了LiF和Li2CO3之間的界面接觸是另一種常見的相間成分,也是半相結構的密切相似之處。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的結構式。山東環保雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰
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的能量密度。即使在高LiCoO2載量(如12 mg cm?2)的情況下,Li-LiCoO2電池在0.7 C充放電率下經過1200次循環后,其容量保持率仍高達81%(相較于初始容量)。這一結果使得具有高安全性,高能量密度和長循環穩定性的鋰金屬電池具有實用化前景。該研究成果以“High-Safety and High-Energy-Density Lithium Metal Batteries in a Novel Ionic-Liquid Electrolyte”為題發表在國際前列期刊Advanced Materials上。上海雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰溫度計雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰主要使用范圍。
將具備優良化學穩定性及高電導率的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)溶于1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽。(EMIM-TFSI)離子液體中制成LiTFSI-EMIM-TFSI電解液加入環氧乙烯基酯樹脂(VER)中對其進行改性。結果表明,添加了上述電解液后的鋰離子電解液/環氧,乙烯基酯樹脂(LiTFSI-EMIM-TFSI/VER)體系可通過FTIR檢測到離子液體的特征吸收峰。隨著電解液含量的增加,LiTFSI-EMIIM-TFSI/VER體系的孔隙率逐漸增大,溝壑與片層結構逐漸增多。這一變化有利于鋰離子的傳導,提高體系的電學性能,同時可在一定程度上改善樹脂的塑性和韌性提高LiTFSI-EMIM-TFSI/VER體系的力學性能。在本實驗中,當電解液含量為40wt%時,LiTFSI-EMIM-TFSI/VER體系多功能性得以比較好地實現。
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,而這項新的研究巧妙地解決了這個問題。雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰外觀: 白色結晶或粉末。
PDES-CPE的制備過程示意圖。將四種固體粉末:丁二腈(SN)、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)和一種合成的單體甲基丙烯酸(2-(((2-氧代-1,3-二氧戊烷基-4-基)甲氧基)甲酰胺基))-乙酯(CUMA)均勻混合得到熔融的前驅體,加入具有正極、負極、隔膜的電池中,在60 ℃充分聚合得到含有PDES-CPE的電池。通過截面掃描電鏡圖和能譜圖看出,正極和電解質呈現出緊密的接觸,原位聚合的電解質可以均勻滲透到工業水平的正極(70 μm,26 mg/cm2)中,有益于界面阻抗的降低和界面的離子傳輸。根據PDES-CPE聚合前后的1H核磁共振譜,通過聚合后的單體和殘余單體所對應的峰的積分面積計算,得出PDES-CPE的聚合轉化率高達99.8 %(圖1c)。CUMA中的甲基丙烯酸酯結構在聚合時具有快速的鏈增長動力學性能,且其聚合物自由基中間體與SN或鋰鹽之間的鏈轉移反應較少;另外,CUMA較短的鏈長使得其在鏈增長過程中反應活化能較低,決定了PDES-CPE的高聚合轉化率。雙三氟甲磺酰亞胺鋰產品的國產化。上海雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰溫度計
雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰可用于制備離子液體。山東環保雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰
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(如硫)或負極材料(如MoS2)組裝成全固態鋰金屬電池可穩定循環。該研究工作制備的簡單、高效且可量產的聚合物電解質有望推動鋰金屬電池的商業化進程。山東環保雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰
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