離子液體(Ionic liquid,ILs),是完全由陽離子和陰離子所組成的低熔點(diǎn)鹽類物質(zhì);與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比,具有以下優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)[1-3]:蒸氣壓極低,不易揮發(fā);不易燃燒;高熱穩(wěn)定性;液態(tài)溫度范圍寬;高電導(dǎo)率;電化學(xué)窗口寬;好的化學(xué)穩(wěn)定性,好的溶解能力。離子液體所具有的這些特性,使其適合作為安全型電解質(zhì)應(yīng)用在鋰二次電池中。
由于咪唑類離子液體,特別是1-乙基-3-甲基咪唑陽離子(EMI+)離子液體,具有粘度低、電導(dǎo)率高的特點(diǎn),在鋰二次電池中應(yīng)用較早,且文獻(xiàn)報道較多。
Matsumoto等將EMITFSI離子液體中的陰離子替換為FSI-,發(fā)現(xiàn)EMI-FSI的粘度和電導(dǎo)率都要優(yōu)于EMITFSI,其還原電位與EMITFSI相同,而其所構(gòu)成的電解質(zhì)0.3 mol/kg LiTFSI/EMIFSI,循環(huán)伏安測試發(fā)現(xiàn),由于電解質(zhì)可以生成SEI膜,使得在鉑電極表面有鋰電化學(xué)沉積和溶解行為;該電解質(zhì)也可以應(yīng)用在Li/LiCoO2電池中,顯示出好的倍率性能,在1C條件下,放電容量依然可以在120 mAh/g以上,其缺點(diǎn)就是容量衰減較快;當(dāng)充放電倍率為0.1C時,電壓3.2~4.2 V,首次放電容量超過130 mAh/g,而50次充放電循環(huán)后,放電容量已經(jīng)降低到100 mAh/g以下。Guerfi等也報道了將0.7 mol/L LiFSI/EMI-FSI電解質(zhì)應(yīng)用在Li/LiFePO4電池中,1/4C倍率充電,1C倍率放電,10次充放電循環(huán),放電容量可以達(dá)到145 mAh/g;隨著放電倍率的增加,容量顯著下降,如在放電倍率高于4C時,容量僅45 mAh/g。
FIM1002用作鋰電池“安全”電解液EMI-FSI的重要組成,充當(dāng)特效助劑與溶劑作用,兼容多種鋰(Li)鹽,高效阻燃、低熔點(diǎn)、低粘度、不揮發(fā)、高導(dǎo)電、寬電化學(xué)窗口。
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