新型锂离子电池用电解质盐草酸二氟硼酸锂(LiODFB)的研制及其性质研究

1、新型锂离子电池用电解质盐草新型锂离子电池用电解质盐草酸酸二二 氟硼酸锂（氟硼酸锂（LiODFB）的研制及其性）的研制及其性 质研究质研究主要内容主要内容一、锂离子电池用电解液研究现状一、锂离子电池用电解液研究现状 二、已完成工作及二、已完成工作及取得成果取得成果三、草酸二氟硼酸锂（三、草酸二氟硼酸锂（LiODFB）与）与LNMO的相容性的相容性 四、四、LiODFB与与LiBF4的联产方法的联产方法 五、五、LiODFB与与LiBF4混合电解液与混合电解液与LNMO相容性相容性 六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响1.1 锂离子电池电锂离子电池电解解液液的要求的要求离

2、子离子电导电导率率高，高，在在10-3 Scm-1以上以上热稳热稳定性定性好好，工，工作作温限宽温限宽电化电化学窗学窗口口宽宽安全安全性能性能好好，不，不易易燃烧燃烧或或爆炸爆炸便宜便宜，无，无污污染，染，环环境友好境友好一、锂一、锂离子电池用电解液研究现离子电池用电解液研究现状状1.2 锂离子电池用锂离子电池用电解电解质盐质盐电解质盐在电解质盐在高纯高纯有有机溶机溶剂剂中的中的溶溶解度解度高高，易，易解解离且离且 缔合度小；缔合度小；在在0V-5V的电压范围的电压范围内不内不分分解；解；热稳定性好热稳定性好，且，且有有良好良好的的循环循环性性能；能；制备简单，制备简单，便宜便宜，易储易储存。

3、存。一、锂一、锂离子电池用电解液研究现离子电池用电解液研究现状状1.2 锂离子电池用锂离子电池用电电解解质盐质盐 双草酸双草酸硼酸锂（硼酸锂（LiBOB) 有较好的有较好的高温性能，但低温性能差；高温性能，但低温性能差； 四氟硼四氟硼酸锂（酸锂（LiBF4) 低温性能低温性能良好，高温性能差；良好，高温性能差；大规模商大规模商业化应用的业化应用的LiPF6 制备过制备过程工艺控制十分困难，有污染隐患；程工艺控制十分困难，有污染隐患； 热稳定热稳定性不好，在高温下易分解产生性不好，在高温下易分解产生HF，影响电池性能，影响电池性能一、锂一、锂离子电池用电解液研究现离子电池用电解液研究现状状 热分

4、解热分解温度高（温度高（240）；）； 对电极对电极材料基本没有腐蚀性；材料基本没有腐蚀性； 循环性循环性能好；能好； 水分敏水分敏感性低。感性低。一、锂一、锂离子电池用电解液研究现离子电池用电解液研究现状状1.3 草酸二氟硼酸草酸二氟硼酸锂锂LiODFB更好的更好的电化学性能和稳定性电化学性能和稳定性 可可望代替（或部分）望代替（或部分）LiPF6材材料料存在问存在问题题 提提纯困难，盐纯困难，盐 和电解和电解液的理化性能没液的理化性能没 有系统有系统研究，电解液与研究，电解液与 电极材电极材料的相容性研究料的相容性研究 也需进也需进一步深入研究。一步深入研究。2.1 LiODFB的电导率的

5、电导率二、已二、已完成工作及取得成完成工作及取得成果果-40-20020Tempreture/40608009631215Ionic conductivity/ms.cm-1LiODFB LiPF6电解质盐不同的电解液在不同温度下的电导率图电解质盐不同的电解液在不同温度下的电导率图-40-0： LiODFBLiPF60-70： LiODFBLiPF6-CPELiPF6液体电解液液体电解液0.020.030.040.050.060.07321Current density/(mA cm-2)61 LiPF liquid electrolyte 2 LiPF -CPE63 LiODFB-CPE六、

6、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.3 电极稳定性电极稳定性使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE组装电池组装电池的的EIS图谱图谱(a) Li/CPE/LiFePO4电池；电池；(b) Li/CPE/石墨电池石墨电池LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiPF liquid electrolyte after cycle6LiPF -CPE after cycle6LiODFB-CPE after cycle050100 150 200 250 300 350 400 450Z/ohm010050501

7、00150200250-Z/ohm(a)LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiPF liquid electrolyte after cycle6LiPF -CPE after cycle6LiODFB-CPE after cycle050100150200Z/ohm2503003504000150200250300350-Z/ohm(b)六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.4对集流体稳定性对集流体稳定性0.010.00234567Potential vs. (Li+/Li)/V普通普通LiPF6电解液、电解液

8、、LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE 对对Al箔的箔的LSV曲线曲线0.020.030.040.050.060.07321Current density/(mA cm-2)1 LiPF liquid electrolyte62 LiPF -CPE63 LiODFB-CPE六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.5电池性能电池性能使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE的的Li/CPE/LiFePO4电池的电池的CV曲线曲线2.53.03.54.04.5-0.2-0.10.00.10.21212Current/mAPotential vs. (Li+/

9、Li)/V1LiPF -CPE62LiODFB-CPE0.00.20.40.60.81.0Potential vs. (Li+/Li)/V使用使用LiODFB-CPE和和LiPF6-CPE的的Li/CPE/石墨电池的石墨电池的CV曲线曲线-1.0-0.50.00.51.01.521Current/mA1 LiPF -CPE62 LiODFB-CPE六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.5 电池性能电池性能0204060801001201402.002.252.502.753.003.503.253.753 2 1321Voltage/VSpecific capaci

10、ty/(mAh g-1)石墨石墨/CPE/LiFePO4电池的首次充电池的首次充放放电曲线电曲线初始放电比容量：初始放电比容量：LiPF6LiPF6-CPELiODFB-CPELiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPE六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.5 电池性能电池性能020406080100Cycle number石墨石墨/LiFePO4电池的循环电池的循环放放电容量电容量108110120118116114112Specific capacity/(mAh g-1)LiPF liquid electrolyte6LiPF -CPE6LiODFB-CPELiODFB-CPE LiPF6-CPE LiPF6六、六、LiODFB对对PMMA基基CPE性能的影响性能的影响6.6 小结小结 在在30时时，LiPF6-CPE与与LiODFB-CPE的的电电导导率率分分别别为为6.2和和 4.9 mS cm-1。其。其log-1/T关系略关系略微微偏离线偏离线性关性关系系，趋，趋于于VTF方方 程程。 LiFePO4电电极在极在LiODFB-CPE中的稳定性优中的稳定性优于于在在LiPF6-CPE和和 普普通通LiPF6电解液中的稳定电