离子液体电解质在锂二次电池中的应用研究(上).pdfVIP

作者简介：耪立(1962一)，男，江苏无锡人，教授，主要研究方向为电化学工程及分离工程。 1997年3月日本名古屋大学获化学工程专业工学博士学位，之后以正式终身更工身份任职于著 底回目，任上海变通大学化学化工学院化工系教授，能源研究院教授，电化学工程与技术研究所 羽所长．电动汽车电池材料研究所羽所长；舀际交流协会(ITE，美国非营刺法人理事；中、芙、日 国际先进电池合作项目副主席兼中方首席代表；全国电池行业特聘科教专家；江苏省绿色电源材 料工程技术研究中心技术委员会委员；首届上海“浦江人才”计划入选者。目前承担国家重点基 础研究计划(“973”计划)，主持固家高技术研究发展计划(“863”计划)项目。已发表论文90余篇。包括AIChEJ．，Ind． Somes,Eleca∞hlmActa等所在研究领域 Eng．Chem．Re=aroh,J．Memb．S吐，工MaCroChem．，Elec心achem．Comm毗，J．Power 的圈际著名学术刊物，申请或获得el本、芙固、欧洲及中国专利50余项。E-marl：liy∞萨e@两tlLedmm 基金项目：国家“863”计划课题(2007AA032222)，固家“973”计划子课题(2006cm02605) 二 离子液体电解质在锂 次 电池中的 应用研究‘上) 杨王。房少年 (上海交通大学化学化工学院，上海200240) 离子液体(Ionic 化学性质Ib3}：蒸气压极低，不易挥发；不易燃烧；高热稳定性；液态温度范围宽；高电导率；电化学窗口宽；好的化学稳定性，好的溶解 能力。离子液体所具有的这些特性，使其适合作为安全型电解质应用在锂二次电池中。 二次电池是由正极材料、负极材料、隔膜和电解质等部分所组成的复杂体系．而离子液体以何种方式应用在锂二次电池中。是由离子 液体本身性质和电池的其他部分材料性质等因素共同决定的。目前应用于锂二次电池中的离子液体主要有咪唑类、季铵盐类、吡咯 类和哌啶类等，结构如图l所示；本文将从离子液体电解质性质、电解质与正负极材料匹配性以及电池性能等方面，评述各种离子液 体电解质在锂二次电池中的应用情况。 1咪唑类离子液体电解质 由于咪唑类离子液体，特别是1．乙基．3．甲基咪唑阳离子(EMI+)离子液体，具有粘度低、电导率高的特点，在锂二次电池中应用 较早．且文献报道较多。 (EMlCi／AICl3，LiCI=1．00／1．20／0．15；c6H，S02Cl浓度为O．05 锂电化学沉积和溶解循环可逆性较好；将此电解质应用于LiAFLiCoO：电池中，充放电电流密度为1．0 v，20次充放电循环，最大放电容量为112 moi 含40％(摩尔分数)EMICI和60％(摩尔分数)AICI，中溶解到饱和浓度的LiC!；SOCl：浓度为0．1L】；发现由于添加剂SOC!：的还原 反应可在碳电极表面形成SEI膜(SurfaceElectrolyteInterphaseFilm)，其可以阻止电解质中的EMI+阳离子嵌入，而允许锂离子嵌入、 脱出；分别以人造石墨、天然石墨、软碳和硬碳材料为碳电极进行Li／C电池充放电测试，电流为0．07mA／cm2(0．1O，在第30次充放 电循环时，其放电容量分别为296、325、314、395 mA／m2，首次充放电循环时放电容量为236 学沉积和溶解循环可逆性较好，将电解质应用于“，L认l电池中，充放电电流密度为O．1 mAh／g，库仑效率为79．2％，第lO次充放电循环时放电容量为232 水的作用下易发生水解，且离子液体中纯度无法保证(存在A】2CF等杂质)，限制了这类离子液体电解液在锂二次电池中的应用，研 究重点逐渐转移到性能更好的含氟阴离子f如BF4一、PF6一和二(三氟