浙江大学工程力学系曲绍兴教授与贾铮教授课题组研发了一种具有优异力学性能的全固态离子导电弹性体,成果以《AMechanicallyRobustandVersatileLiquid-FreeIonicConductiveElastomer》为题发表在材料领域**期刊AdvancedMaterials上。他们将酯类单体乙二醇甲醚丙烯酸酯(MEA)、丙烯酸异冰片酯(IBA)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)按一定比例混合,通过自由基聚合的方法,制备了一种新型的全固态离子导电弹性体。该材料中高分子网络与离子间存在大量氢键与锂键,这些氢键与锂键起到物理交联点的作用并且在材料受拉伸时可发生断裂、耗散大量能量,使得该离子导电弹性体拥有极好的力学性能。此外,该离子导电弹性体具有非晶结构(图1b)和良好的透明度。含盐量为0.5M的离子导电弹性体的可拉伸性超过1600%,其工作温度窗口在-14.4゜(相转变温度)到200゜(热分解温度,图1e)之间,相比水凝胶而言具有极高的温度稳定性。发展氯磺酰异氰酸酯锂电池电解液新材料,推进双三氟甲烷磺酰亚胺锂国产化,提升国际竞争力。河南锂电池双三氟甲烷磺酰亚胺锂
锂金属电池是下一代相当有前景的高能量密度存储设备之一。然而,锂金属在循环过程中产生的枝晶可刺破隔膜,引起电池短路甚至。采用固态电解质代替易燃的液态电解质可从根本上解除锂金属电池的安全隐患。其中,聚合物固态电解质具有良好的柔性、优异的加工性和电解质-电极界面相容性。然而,聚合物电解质室温电导较低、机械强度较弱,限制了其广泛应用。目前,对聚合物电解质的研究多聚焦在提高其离子电导率。离子电导率由固态电解质的离子电导对电解质厚度和面积进行标准化处理计算得到。不同固态电解质的厚度相差较大,因此,即使电导率相近,厚度的差异导致了锂离子在固态电解质中迁移距离的不同,直接影响了全固态电池电化学性能和能量密度。近期,华中科技大学李真教授和黄云辉教授研究团队报道了一种可规模化制备的超薄柔性聚合物电解质。他们利用简单的溶剂挥发法将聚环氧乙烷(PEO)/双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)聚合物电解质填充至聚乙烯隔膜的孔道内,制备了厚度*为μm的超薄复合聚合物电解质。作者采用价廉易得、高力学性能、高孔隙率的电池隔膜作为支撑体,保证了超薄固态电解质的力学强度、防止全固态电池在组装、使用过程中发生内短路。特色双三氟甲烷磺酰亚胺锂材料双三氟甲烷磺酰亚胺锂产品介绍。
酯类和醚类是电池中**常用的两类有机电解液溶剂,而常用的盐有六氟磷酸盐,高氯酸盐,三氟甲基磺酸盐,双三氟甲烷磺酰亚胺盐等。在对硬碳的报道中,酯类电解液是**常用的,但醚类电解液可以实现更好的倍率性能和首效。电解液溶剂和盐的种类,以及电解液的浓度,可以影响SEI膜的组成,从而影响硬碳负极的循环性能。通过在电解液中加入少量的添加剂,可以***的提高硬碳负极的性能。比如,添加2-5%的氟代碳酸乙烯酯(FluoroethyleneCarbonate,FEC)可以在硬碳负极表面生成稳定的SEI膜,而加入碳酸亚乙烯酯(VinyleneCarbonate,VC)则可以提高SEI膜的热稳定性,从而提高电池的高温性能。也有一些基于磷酸三甲酯(trimethylphosphate,TMP)的不可燃电解液,可以提高电池的安全性,因而也非常值得关注。
1994年,Dahn等报道了***个水系锂离子电池,该体系分别使用LiMn2O4和VO2作为正、负极,以5 mol/L LiNO3和0.001 mol/L LiOH作为电解液,在1.5 V的平均电压下循环100次后容量保持率达到80%。然而,水的电化学窗口较窄,限制了电极材料的选择范围,导致了传统水系锂离子电池的能量密度很低。为了进一步提高能量密度,2015年,王春生等报道了宽电位“water in salt”电解液,负极侧双三氟甲基磺酰亚胺(TFSI)的还原导致的钝化作用和正极侧Li+的溶剂化以及TFSI离子的作用,使电化学窗口扩大至3 V,如图5所示。使用该电解液组装了2.3 V的水系锂离子电池并循环了1000多次,无论在较低(0.15 C)、还是较高(4.5 C)倍率下放电和充电库仑效率均接近100%。在此研究基础上,该课题组又使用三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB)作为添加剂,通过TMSB的电化学氧化形成阴极电解质界面(CEI),使LiCoO2在更高的截止电压下稳定充电/放电,并具有170 mA·h/g的高容量。当与Mo6S8阳极配对时电压为2.5 V,能量密度达到120 W·h/kg(1000个循环),每循环0.013%的极低容量衰减率。随后,又有更宽电位的“water in bisalt”电解液被报道,拓宽了电极材料选择的范围。双三氟甲烷磺酰亚胺类离子液体对产紫青霉菌株全细胞催化特性的影响。
以双三氟甲烷磺酰亚胺离子([NTf2]-)为阴离子,台成阳离子烷基取代不同(C1、C2和C4)的硅烷基咪唑离子液体,以其为固定相制备气相色谱填充柱。硅烷基咪唑离子液体为强极性固定相;阳离子结构影响固定相的热稳定性、极性和分离性能。在这些离子液体固定相中,1-丁基-3-[(3-三甲氧基硅基)-丙基]咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺([PBIM]NTf2)对Grob试剂分离性能较好。利用溶剂化作用参数模型,评价[PBIM]NTf2固定相特性,研究固定相-组分分子之间相互作用机制;同时考察[PBIM]NTf2色谱柱对不同类型化合物的分离性能。结果表明,[PBIM]NTf2固定相主要作用力是氢键碱性和偶极作用,对烷烃、醇、酯和胺等不同类型的样品组分表现出良好的分离能力。双三氟甲烷磺酰亚胺锂的物性数据。环保双三氟甲烷磺酰亚胺锂现价
双三氟甲烷磺酰亚胺锂的包装方法。河南锂电池双三氟甲烷磺酰亚胺锂
2020年2月5日,崔屹团队***报道防火、超轻聚合物-聚合物固态电解质(SSE)。相关论文以“A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium Batteries”为题,发表在《Nano Lett.》上。该聚合物固态电解质以多孔聚酰亚胺作为机械增强框架材料,添加阻燃剂(十溴二苯乙烷,DBDPE)和离子导电聚合物电解质(聚环氧乙烷/双三氟甲烷磺酰基锂)。聚合物固态电解质由有机材料制成,具有可调节的膜厚度(10–25μm),与传统的隔膜/液体电解质相比,具有更高的能量密度。PI / DBDPE膜具有热稳定性、不可燃性和高机械强度,能够保证Li-Li对称电池稳定循环300小时不发生短路。制成的LiFePO4/ Li半电池在60°C 下表现出高速率性能(在1 C下为131 mAh g–1)和循环性能(在C/2速率下,300个循环)。值得一提的是,即使在火焰下测试,该聚合物固态电解质制成的软包电池仍能正常工作。河南锂电池双三氟甲烷磺酰亚胺锂
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