PDES-CPE的制备过程示意图。将四种固体粉末:丁二腈(SN)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)和一种合成的单体甲基丙烯酸(2-(((2-氧代-1,3-二氧戊烷基-4-基)甲氧基)甲酰胺基))-乙酯(CUMA)均匀混合得到熔融的前驱体,加入具有正极、负极、隔膜的电池中,在60 ℃充分聚合得到含有PDES-CPE的电池。通过截面扫描电镜图和能谱图看出,正极和电解质呈现出紧密的接触,原位聚合的电解质可以均匀渗透到工业水平的正极(70 μm,26 mg/cm2)中,有益于界面阻抗的降低和界面的离子传输。根据PDES-CPE聚合前后的1H核磁共振谱,通过聚合后的单体和残余单体所对应的峰的积分面积计算,得出PDES-CPE的聚合转化率高达99.8 %(图1c)。CUMA中的甲基丙烯酸酯结构在聚合时具有快速的链增长动力学性能,且其聚合物自由基中间体与SN或锂盐之间的链转移反应较少;另外,CUMA较短的链长使得其在链增长过程中反应活化能较低,决定了PDES-CPE的高聚合转化率。双三氟甲烷磺酰亚胺锂稳定性。先进双三氟甲烷磺酰亚胺锂批发价格
Borgel等研究了镍锰酸锂半电池(Li/LiNi0.5Mn1.5O4)在TFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺)基离子液体中的性能,相比于常规电解液,电池不可逆容量**降低。但将这些离子液体应用在高倍率和低温环境时,其性能还需要进一步的优化。1mol/LLiNTf2-C4mpyrNTf2(双三氟甲烷磺酰亚胺锂/1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双三氟甲磺酰亚胺)电解液用于Li/LiNi0.5Mn1.5O4电池,与电解液[1mol/LLiPF6j(EC)∶j(DEC)=1∶2]相比,电池放电容量相当,但库仑效率有明显的提高,且离子液体的阻燃性、安全性较优。不足的地方是使用该离子液体后电池库仑效率*约95%,容量衰减较快,因此库仑效率还需提高,真正实现高效率、高容量保持率。为改善其不足,可将离子液体与常规溶剂作为共溶剂,提升锂离子电池在高电压下的性能。虽然离子液体可应用在高电压锂离子电池,但是其高的黏度、低的电导率导致电池循环和倍率性能降低;其次,其浸润性不好,致使与电极的相容性也较差;再者,离子液体熔点高,使得在低温下的性能下降。离子液体真正实现应用化还需更多的研究。山西现代双三氟甲烷磺酰亚胺锂双三氟甲烷磺酰亚胺锂用于通过对应的三氟甲基磺酸盐的阴离子置换反应制备手性咪唑鎓盐。
基于此,斯坦福大学戴宏杰教授团队提出了一种用于锂金属电池的新型离子液体电解质。该电解液的粘度相较于之前用于锂金属电池的离子液体更低,其组分包括1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酸亚胺([EMIm]FSI与5 M双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及0.16 M双三氟甲烷磺酰亚胺钠(NaTFSI)添加剂(在本文中为了方便将该电解质命名为“EM-5Li-Na”IL电解液)。采用该电解液的Li/Li对称电池可实现1200 h稳定、可逆的Li沉积/溶解循环,Li-Cu电池可实现锂沉积CE≈99%。当锂金属与高容量NCM 811阴极匹配时可分别提供比较大比容量(≈199 mAh g-1)和≈765Wh kg-1的能量密度。即使在高LiCoO2载量(如12 mg cm−2)的情况下,Li-LiCoO2电池在0.7 C充放电率下经过1200次循环后,其容量保持率仍高达81%(相较于初始容量)。这一结果使得具有高安全性,高能量密度和长循环稳定性的锂金属电池具有实用化前景。该研究成果以“High-Safety and High-Energy-Density Lithium Metal Batteries in a Novel Ionic-Liquid Electrolyte”为题发表在国际前列期刊Advanced Materials上。
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。双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为锂电解质锂盐,水分要小于100ppm,一般在40ppm左右,才可以使用。
膦酸酯中作为电解液阻燃溶剂(共溶剂)应用**多的是DMMP。XIANG等发现DMMP基阻燃电解液与Li4Ti5O12负极材料兼容性良好,该阻燃电解液被成功用于高能量密度高电压LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池体系中。ZENG等以DMMP为主溶剂开发出适用于LiFePO4/SiO全电池体系的阻燃型电解液。WU等将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)作为主盐溶解于一种新型磷酸酯主溶剂中,二甲基(2-甲氧基乙氧基)甲基磷酸酯[dimethyl(2-methoxyethoxy) methylphosphonate,DMMEMP],该阻燃型电解液与金属锂片兼容性良好,适用于LiFePO4/Li电池体系。磷腈类化合物作为阻燃电解液溶剂(共溶剂)的报道较少,ROLLINS等报道了一种氟代六烷氧基环三磷腈[FM-2]共溶剂,能够提高电化学稳定窗口、热稳定性和安全性能高,利于稳定SEI膜,该阻燃电解液被成功应用于石墨/(锰酸锂+三元材料)全电池体系中,当使用量为20%时,可以明显改善全电池的循环性能。双三氟甲烷磺酰亚胺锂是否能与水反应生成硫化氢。先进双三氟甲烷磺酰亚胺锂批发价格
双三氟甲烷磺酰亚胺锂的市场运用范围。先进双三氟甲烷磺酰亚胺锂批发价格
LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚酰胺锂)锂盐热稳定性优异,但通常会腐蚀铝箔。为解决这一问题,Matsumoto等将LiTFSI锂盐浓度提高,配制了1.8mol/LLiTFSIm(EC):m(DEC)=3:7电解液,使用铝工作电极时其电化学窗口达到了4.5V。通过分析得到由于在高浓度电解液中,铝箔表面形成一-层氟化锂LiF钝化层,成功抑制了铝箔的腐蚀。Wang等研究了高浓度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)电解液体系,其可形成三维网络状结构,从而在5V电压条件下有效阻止过渡金属和铝的溶解,高电压石墨C/LiNi0.5Mn1.5O4电池具有优异的循环性能。在10mol/LLiFSI-DMC高浓度电解液中,由于其可形成含氟量较高的界面保护层,在充电电压达到4.6V时,经过100次循环后,Li/NMC622电池保持了86%的初始放电容量。高浓度电解液具有高的抗氧化还原性,高载流子密度,可抑制铝箔腐蚀,热稳定性好等优点,具有应用于高电压电解液的潜力。然而其也存在不足,如电导率较低、成本较高等,如何提高电导率,降低成本,是推动高浓度电解液实用化进程的关键。先进双三氟甲烷磺酰亚胺锂批发价格