高氯酸锂在有机溶剂中离子溶剂化和离子缔合的红外光谱研究.pdfVIP

高氯酸锂在有机溶剂中离子溶剂化 和离子缔合的红外光谱研究+ 汤俊明 轩小朋 王键吉～ 卓克垒 河南师范大学化学与环境辩学学院．453002新乡 擅要利用红外光}瞽技术研究了Liao．在碳酸丙烯酯、卜丁内醅和碳酸二乙醣中的离子缔合和离子溶剂 化。溶剂分子谱带的变化证明，锂离子与溶剂分子的相互作用主要是通过糍基氧原子进行的，醚氯也可能参 与了相互作用。高氯酸锂的v。和¨谱带变化则证明了溶液中离子对的存在，而离子对的种类与溶荆分子的 特性有关。 主■词高氯酸锂，有机溶荆，离子溶剂化，离子缔合，红外光谱 古锂盐的非水电解质溶液是锂电池的重要组成部分之 仪测定．渡数范围为400～4000廿Il～，分辨率为2∞～。实 一，其性质决定了电池的性能。商品化的锂电池多采用液体 验在室温(25℃)下进行。红外光谱数据的采集与处理均在 电解质溶藏。这些电解质溶液通常是锂盐溶解在有机混台溶 B-。_蹦公司的wIN．m软件上进行。具体实验方法见文献 荆中而成．其混合溶剂一般是由高介电常数的溶剂和低粘度 [5]。 的溶剂构成。锂盐、有机溶剂和电解质溶液的选择和优化决 定着电池的循环效率、工作电压、操作温度和储存期限等性 2结果与讨论 能，是开发锂电池的关键技术之一[】．2J。目前，在锂电池电液 的开发和研究过程中，虽有一些简单的规律可循，但基本上仍 2．1离子溶剂化 处于经验摸索阶段，远不能满足实际工作的需要。事实上，电 由于a凹的半径较大，溶刺化能力及与溶荆分子的相 解质溶液的性质是溶液中离子一离子和离子一分子等复杂相互 互作用较弱，故我们认为溶剂分子的光谱变化主要是由于锂 作用的宏观体现。这些相互作用是决定电液乃至电池性能的 离子与溶剂分子相互作用引起的。因此高氯酸锂与溶剂分子 根本原因。考虑到光谱技术是从分子层次考察溶液中粒子问 的相互作用就简化为锂离子在溶剂中的溶剂化。 相互作用的有效手段”q』，我们利用红外光谱研究了高氯酸 分剐比较不同浓度下Liaq／PC，L-cn／BL和“c“a／ 784 DI犯溶液的红外光谱，发现Pc分子的羰基伸缩振动(1 锂在高介电常数溶荆碳酸丙烯酯(Pc)、7一丁内酯(BL)和低粘 度溶剂碳酸二乙醣(Ⅸ蔸)中的离子溶剂化和离子缔合。由于 咖’1)、BL分子的装基伸缩振动(17”咖‘1)和D】鹭分子的 747 这些电解质体系在锂电池的商品化中均有着重要的应用，因 装基伸缩振动(1 crn-1)均随高氯酸锂的加人发生了变 此本文的研究对于锂电池电解质溶液的研究和开发具有重要 化。作为示例，图1示出BL分子的羰基伸缩振动谱带随高 的参考价值。 氯酸锂浓度的变化情况。由于分子间的偶合和费米共振现 象“o，纯BL羰基伸缩振动吸收较强，半峰宽较大。当高氯酸 1实验部分 锂的浓度较低时，锂离子与BL的相互作用并不明显。但当 754 高氯酸锂浓度为O．50rrd·k。1时就有肩峰生成(1 高氯酸锂(分析纯，上海试剂二厂)先用乙醇重结晶，然后 crn叫)，其强度和高氯酸锂的浓度成正比。当其浓度达到 2．50rnol-kg。1时，肩峰和母峰的强度大致相当。随著高氯酸 于170℃真空干燥两天。碳酸丙烯酯(化学纯，洛阳化工厂)、 y．丁内酯(分析