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《深圳大学》 2015年
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离子液体电解质的制备及其在锂离子电池中的性质研究

王振峰  
【摘要】:锂离子电池具有高比功率、高比能量等优点,广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备上,被公认为下一代电动汽车(Electric Vehicle,EV)和混合电动车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)最有前景的动力电源。由于商用的有机电解质具有易燃性、热稳定性低、蒸汽压高等安全问题,限制了锂离子电池的发展;开发新型的安全性电解质体系,解决商用锂离子电池安全性是至关重要的问题。离子液体(ionic liquid,IL)因具有宽的液程、电化学稳定窗口、低的蒸汽压和不易燃等优点,有望取代传统的有机电解质,解决锂离子电池的安全性问题。本文合成离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,PP13TFSI)、N-甲基-N-丙基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis(tri?uoromethanesulfonyl)imide,PYR13TFSI)和1,2-二甲基-3-乙基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,DMEITFSI),与有机溶剂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(Lithium bis(trifluoromethanesulphoyl)imide,Li TFSI)和二氟草酸硼酸锂(Lithium difluoro(oxalate)borate,Li DFOB)混合制备成复合电解质,并采用循环伏安测试(Cyclic Voltammetry,CV)、交流阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)和充放电测试研究了锂离子电池材料Li Mn1/3Ni1/3Co1/3O2及石墨等在此电解质中的性能。结果表明离子液体电解质具有高的热稳定性,低的黏度和宽的电化学稳定窗口(大于5.5V)。复合电解质中含有适量的有机助剂(30 vol%)时,电解质不燃且体系中离子液体能有效抑制有机溶剂的挥发,表现出优异的安全性能。在25℃,2.75-4.5电压区间,半电池Li/Li Mn1/3Ni1/3Co1/3O2于70 vol%DMEITFSI离子液体电解质中0.1C倍率下的放电比容量为184.9 m Ah/g,1C倍率下充放电循环150圈后,放电比容量达到132.6 m Ah/g以上;而石墨负极在0.01-2 V电压区间、0.1C倍率下充放电循环30圈也表现出较高的可逆比容量(332.8 m Ah/g)和接近100%的库伦效率,循环性能与商用电解质非常接近。此外新型离子液体电解质具有高的安全性,在高温下与Li Co1/3Ni1/3Mn1/3O2电极的相容性良好。80℃高温下,半电池Li/Li Mn1/3Ni1/3Co1/3O2于90 vol%IL离子液体电解质中1C倍率充放电条件下的放电比容量为177.2 m Ah/g,容量保持为98.1%。同时,半电池Li/C应用于70 vol%IL离子液体电解质中1C充放电循环20圈后,充电比容量在377.1 m Ah/g。添加适量的哌啶型离子液体PP13TFSI,抑制了吡咯烷型离子液体(PYR13TFSI)在电极表面分解,电极材料在双组分电解质体系中都获得了较好的可逆容量,正极Li Co1/3Ni1/3Mn1/3O2在0.1C倍率下首次放电比容量约为154.5 m Ah/g,库伦效率为85.5%。CV和扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)证明Li DFOB添加剂的加入,有助于在电极表面形成稳定的固体电解质界面膜(Stable solid Electrolyte Interphase,SEI),阻止DMEI+、PYR13+离子的在电极表面发生分解或共嵌入于电极层中。
【学位授予单位】:深圳大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM912

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 唐致远;吴菲;;改性石墨用作锂离子蓄电池负极材料[J];电源技术;2006年02期
2 禹筱元;余仕僖;胡国荣;彭忠东;刘业翔;;锂离子蓄电池LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的性能表征[J];电源技术;2008年10期
3 夏书标;张英杰;董鹏;闫宇星;杨瑞明;;动力锂离子电池正极材料的发展与研究[J];电源技术;2011年12期
4 石家华,孙逊,杨春和,高青雨,李永舫;离子液体研究进展[J];化学通报;2002年04期
5 郑子山,唐子龙,张中太,沈万慈;锂离子电池正极材料Li_(1+x)Mn_2O_4的合成及其性能研究[J];无机材料学报;2001年06期
6 韦旎妮,赖琼钰,高媛,陈元端,卢集政;层状LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的合成及电化学性能研究[J];无机化学学报;2005年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 付茂华;磷酸铁锂电池用高低温电解液的研究[D];中南大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陶菲,沈俊,张昭;溶胶—凝胶—酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4[J];四川有色金属;2003年03期
2 赵俊飞;吴科能;;锂离子电池无水电解质锂盐的研究进展[J];合肥师范学院学报;2011年03期
3 刘健;袁以兵;;高校低碳化学实验的研究与实践[J];合肥师范学院学报;2012年03期
4 甘志勇;柴春鹏;罗运军;李娜;;六烷基胍TADC含能离子液体的合成与表征[J];火炸药学报;2012年01期
5 胡卫强;陈晓红;宋怀河;;纳米二氧化锡的改性及锡/碳复合微球的制备[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年06期
6 罗国华;张国锋;徐新;;BPO引发与离子液体催化聚合焦化二甲苯中苯乙烯的研究[J];北京石油化工学院学报;2009年04期
7 王轶博;高丽华;滕雯;;离子液体中CO_2固定过程的研究和应用[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年03期
8 王寿武,冯莉,陈双平,张聿平;离子液体及其在有机合成中的应用[J];日用化学工业;2005年02期
9 刘丽红;胡志强;张晨宁;高岩;于仙仙;王一;;色素增感太阳能电池电解质的研究进展[J];材料导报;2006年S2期
10 吴海燕;王剑华;李斌;郭玉忠;;锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展[J];材料导报;2007年S3期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙浩;陈莎;王晓伟;;离子液体萃取水中汞离子的研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
2 秦红莲;唐致远;马莉;;LiV_3O_8正极材料的合成及电化学性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
3 曹祖宾;李丹东;高鹏;张姝妍;;室温离子液体络合萃取催化裂化柴油碱性氮化物研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
4 刘海燕;刘宗昉;孙继红;;离子液体的应用及其负载化的研究进展[A];分子筛催化与纳米技术——分子筛协作组2006年学术年会论文集[C];2006年
5 陈文;麦立强;徐庆;朱泉峣;;高电压阴极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)VO_4的合成、结构和电化学性能[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 王琛;潘延林;李克锋;钱斌;;新一代空间用锂离子电池正极材料LiFePO_4[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
7 董彬;郑利强;;长链咪唑类离子液体在水溶液中的胶束性质研究[A];中国化学会第十一届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2007年
8 仇深杰;刘海燕;郑朝慧;孙继红;;溶胶-凝胶法制备固载型离子液体催化剂以及在不对称双羟基化反应中的应用[A];第14次全国分子筛学术年会论文集——微孔介孔材料科学及在新能源与节能、减排中的应用[C];2008年
9 西孟颖;孙晓英;曲立宁;孙伟;焦奎;;肌红蛋白在海藻酸钠-纳米Fe_2O_3-离子液体[DMIM]Br复合材料中的直接电化学和电催化行为[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
10 田国才;李坚;华一新;;烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体结构与性质的密度泛函理论研究[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 岳爽;含Re烯烃环氧化催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];华东师范大学;2011年
2 王慧勇;离子液体在溶液中的簇集行为研究[D];河南师范大学;2010年
3 冯林永;大洋多金属结核合成锂离子筛与吸附基础研究[D];昆明理工大学;2009年
4 张启波;咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究[D];昆明理工大学;2010年
5 朱霄;谱学方法结合理论模型研究水溶液的结构与性质[D];浙江大学;2009年
6 郭丽萍;(Salen)MX-季铵(鏻)盐催化CO_2与环氧化合物反应[D];浙江大学;2010年
7 张力群;基于红外光谱的离子液体溶液微观结构与相互作用研究[D];浙江大学;2010年
8 相佳媛;锂离子电池相变型负极材料铜、镍系化合物的设计制备及改性研究[D];浙江大学;2011年
9 李文娟;基于功能化纳米材料增敏效应的电化学传感界面的构筑与研究[D];西南大学;2011年
10 耿斐;咪唑类离子液体聚集行为及其与蛋白质相互作用[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓霞;离子液体中脱肟反应的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
2 喻娟;以离子液体为模板剂合成介孔分子筛MCM-41[D];郑州大学;2010年
3 徐乐;树脂炭包覆微晶石墨作锂离子电池负极材料研究[D];长沙理工大学;2010年
4 胡时光;聚阴离子型正极材料LiFePO_4/C、Li_2FeSiO_4/C的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
5 占孝云;聚苯乙烯模板法制备锂离子电池材料及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
6 程承;水性锂离子电池负极材料的研究[D];湘潭大学;2010年
7 王雁生;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及其改性研究[D];湘潭大学;2010年
8 王国宝;高性价比锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及改性研究[D];湘潭大学;2010年
9 王迎宾;离子液体BMIMCI中长碳链脂肪酸淀粉酯和阳离子淀粉醚的制备与表征[D];河南工业大学;2010年
10 魏文强;三元熔融盐在LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2制备中的应用[D];河南师范大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄振谦,张昭;锂离子电池(RCB)的研究现状[J];电池;1995年03期
2 任学佑;锂离子电池及其发展前景[J];电池;1996年01期
3 张文,龚克成;锂离子电池用碳负极材料[J];电池;1997年03期
4 陈立泉;混合电动车及其电池[J];电池;2000年03期
5 胡信国,阎智刚,章宁琳,童一波,毛贤仙;国外电动车电池的发展近况[J];电池;2001年03期
6 唐致远,潘丽珠,刘春燕;锂离子电池石墨负极材料表面镍包覆[J];电池;2002年04期
7 周向阳,胡国荣,李庆余,刘业翔;化学镀银鳞片石墨作锂离子电池负极材料[J];电池;2002年05期
8 周向阳,李劼,肖劲,刘业翔;杂质对天然石墨电化学嵌/脱锂性能的影响[J];电池;2003年01期
9 俞政洪,吴锋;树脂包覆石墨用作锂离子电池负极材料[J];电池;2003年03期
10 何明,刘旋,陈湘彪,康飞宇,沈万慈;树脂碳包覆微晶石墨的制备及其电化学性能[J];电池;2003年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨绍斌;锂离子电池炭负极材料共改性研究[D];大连理工大学;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨立;房少华;;离子液体电解质在锂二次电池中的应用研究(下)[J];电源技术;2010年03期
2 孙珊珊;安茂忠;崔闻宇;杨培霞;;锂离子电池用离子液体电解质的研究[J];电源技术;2010年01期
3 陈卓;刘秀梅;高玉荣;王琳琳;马廷丽;;二元离子液体基染料敏化太阳能电池性能[J];精细化工;2011年11期
4 杨立;房少华;;离子液体电解质在锂二次电池中的应用研究(上)[J];电源技术;2010年02期
5 孙彦波;李瑜;黄彦芳;段东红;郝晓刚;刘世斌;;吡咯类离子液体电解质性质对锂空气电池放电性能的影响[J];太原理工大学学报;2014年01期
6 高鹏;李姝;李艾琳;言天英;;计算机模拟咪唑型离子液体电解质:C2位甲基化的作用[J];科学通报;2013年32期
7 王一;胡志强;于仙仙;高岩;李国;;咪唑溴类离子液体对I~-/I_3~-液体电解质电池性能的影响[J];大连轻工业学院学报;2007年01期
8 古桂芬;李院华;周成冈;邢旭伟;杨问华;吴金平;;聚合物及离子液体电解质在锂二次电池中的应用[J];应用化工;2008年02期
9 许金强,杨军,努丽燕娜,张万斌;二次锂电池用离子液体电解质研究[J];化学学报;2005年18期
10 陈人杰;张海琴;吴锋;;离子液体在电池中的应用[J];化学进展;2011年Z1期
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1 熊仕昭;谢凯;;不同阴阳离子对离子液体电解质结构的影响[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
2 孙颢;何向明;王莉;万春荣;姜长印;夏定国;;离子液体电解质的研究进展[A];2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集[C];2005年
3 蒋春花;王宏宇;齐力;;无机盐/离子液体电解质中离子聚集状态的研究[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
4 蒋子江;齐力;;用NMR和FT-IR方法表征离子液体电解质的结构[A];第十五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2008年
5 陈俊年;彭天右;范科;李仁杰;夏江滨;;基于1-丁基-3-甲基咪唑碘及1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐的二元离子液体电解质在染料敏华太阳能电池中的应用[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
6 陈俊年;彭天右;范科;夏江滨;;无碘塑腈离子液体电解质在染料敏华太阳能电池中的应用[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
7 冯金奎;曹余良;周文超;艾新平;杨汉西;;疏水性离子液体-碱性水凝胶作为锂空气电池复合电解质的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
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1 郑敬东;习惯违章 终被烫伤[N];经理日报;2003年
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1 房少华;新型离子液体电解质的合成及在锂二次电池中的应用研究[D];上海交通大学;2009年
2 李为立;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备与表征[D];浙江大学;2007年
3 刘婧;杂合离子液体电解质、硅卟啉及吩噁嗪光敏剂在染料敏化太阳能电池中的应用[D];大连理工大学;2013年
4 赵杰;离子液体电解质的研制及其在染料敏化太阳能电池中的应用[D];苏州大学;2012年
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1 陈卓;高效低成本染料敏化太阳能电池离子液体电解质研究[D];大连理工大学;2011年
2 周红梅;凝胶聚合物电解质及离子液体的制备与性能研究[D];吉林大学;2012年
3 习成成;新型离子液体在染料敏化太阳能电池中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年
4 王振峰;离子液体电解质的制备及其在锂离子电池中的性质研究[D];深圳大学;2015年
5 吴洋;离子液体应用于染料敏化太阳能电池电解质的研究[D];吉林大学;2011年
6 王继贤;新型离子液体电解质体系及其在锂二次电池中的应用[D];上海交通大学;2010年
7 康世杰;[Bmim]I离子液体电解质在DSC中的应用研究[D];华侨大学;2008年
8 李林;磷酸酯和四丁基哌嗪碘盐在DSSCs的应用[D];大连理工大学;2008年
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