溶剂化离子液体在准固态电解质的制备与性能研究

来源 :广州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxxxx20090818
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锂离子电池(LIBs)在现代社会的便携式电子设备供电方面已经取得了巨大的成功,在不久的将来,它将用于现代交通电气化和智能电网中的风能或太阳能存储。然而,目前广泛应用的有机液体电解质具有挥发性和可燃性等问题,所以基于有机液体电解质的锂离子电池的安全性问题日益显著。这促进了对固体电解质的探索和发展,以提高下一代高能LIBs的安全性。但是大多数固态电解质与电极材料之间的是固-固界面,因此电极与电解质之间的有效接触较差,离子在固体物质中传输能力较差,导致离子电导率偏低。在研究工作中,我们尝试了两种用于锂离子电池负载有机溶剂的无机复合固体电解质体系。重点设计和制备了具有安全性能高,电化学性能优越的溶剂化离子液体基无机填料复合固态电解质、溶剂化离子液体基二维无机填料复合固态电解质。研究电解质中溶剂化离子液体的含量变化和无机填料的种类对电解质的热稳定性、电化学性能与电池的性能影响。实验表明,设计的电解质具有安全性能高,电化学性能优越等优点,主要研究内容如下:(1)论文通过设计实验制备合成双(三氟甲基磺酰)亚氨锂(LiTFSI)和四乙二醇二甲醚(G4)的摩尔混合物[Li(G4)X][TFSI],也称为溶剂化离子液体(SILs),与ZSM-5分子筛制备准固态电解质,简称SILs@ZSM-5。考察不同锂盐浓度下的溶剂化离子液体制备的电解质的电化学性能,并考察将其应用于锂离子电池时的电化学性能。结果表明,高浓度的溶剂化离子液体(SILs)具有高粘度。适当优化摩尔比例后,当LiTFSI:G4为1:3时溶剂化离子液体[Li(G4)3][TFSI]制备的电解质电化学窗口达到5.29 V,锂迁移数值为0.30,室温下离子电导率达到9.45×10-4 S/cm,首圈充放电比容量122 m Ah/g,1000圈之后充放电比容量保持在81 m Ah/g,与初始放电比容量相比能保持66%。(2)论文通过设计实验制备合成双(三氟甲基磺酰)亚氨锂(LiTFSI)和四乙二醇二甲醚(G4)的摩尔混合物[Li(G4)X][TFSI],与镁铝水滑Mg-Al LDHs制备准固态电解质,简称SILs@Mg-Al LDHs。考察不同锂盐浓度下的溶剂化离子液体制备的电解质的电化学性能,并考察将其应用于锂离子电池时的电化学性能。结果表明,高浓度的溶剂化离子液体(SILs)具有高粘度。适当优化摩尔比例后,当LiTFSI:G4为1:2时溶剂化离子液体[Li(G4)2][TFSI]制备的电解质电化学窗口达到5.30 V,锂迁移数值为0.34,室温下离子电导率达到7.99×10-4S/cm,首圈充放电比容量152 m Ah/g,1560圈之后充放电比容量保持在108 m Ah/g,与初始放电比容量相比能保持71%。
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