离子液体在锂离子电池中的应用

离子液体在锂离子电池中的应用研究概述离子液体概述离子液体作为电解液在锂电池中的应用离子液体复合电解质在锂电池中的应用123问题与展望4.离子液体概述1离子液体，又称为室温离子液体或室温熔融盐，亦称为非水离子液体、液态有机盐等。一般认为它是完全由阳离子和阴离子组成的液体，在室温或室温附近呈现为液态的有机盐类。定义离子液体的特性蒸汽压极低耐热性高，液态温度范围宽(可达300℃)化学稳定性好，是许多物质的良好溶剂不易燃电化学稳定窗口宽，分解电压高通过阴、阳离子的设计可以调节离子液体的性能.离子液体概述1离子液体的分类及特征离子液体分为AlCl3型离子液体、非AlCl3型离子液体和特殊离子液体三类。AlCl3型离子液体指AlCl3与氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EMIC)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIC)、氯化1-丁基吡啶(BPC)及派生物组成的离子液体。由于这种离子液体的组成不是固定的，所以它的电导率以及电化学窗口等特性随着组成的变化而变化。离子液体的酸碱性可通过调整有机盐与AlCl3的比例进行改变。1.1

AlCl3型离子液体图1

N,N-二烷基咪唑氯铝酸盐咪唑离子液体的酸碱性调节.离子液体概述11.2非AlCl3型离子液体非AlCl3型离子液体种类繁多，改变阴、阳离子的不同组合，可以设计出不同的离子液体。阳离子咪唑阳离子[RR'Im]、吡咯阳离子[RR'Py]吡啶阳离子[RPi]、哌啶阳离子[RR'Pp]吗啉阳离子[RR'Mo]、吡唑阳离子[R1R2R3Pr]吡咯啉阳离子[R1R2Pyr]、脂肪族季铵阳离子[R4N]季膦阳离子[R4P]、锍阳离子[R3S]等阴离子BF4-、PF6-、CF3COO-、C3F7COO-CF3SO3-、C4F9SO3-、(CF3SO2)2N-(CF3SO2)3C-、(C2F5SO2)3C-、(C2F5SO2)2N-SbF6-、AsF6-、CB11H12-及其取代物、NO2-等.离子液体概述11.3特殊离子液体图2典型两性离子型盐结构1.3.1两性离子型离子液体两性离子型离子液体是将离子液体的阴、阳离子通过共价键连接在同一分子中形成的，这种离子液体在电场中只能取向而不能移动，因此可以阻止离子液体中阳离子的迁移而保证锂离子的顺利移动。.离子液体概述11.3.2双中心阳离子离子液体除了单中心阳离子的离子液体外，人们也研究了双中心阳离子的离子液体。图3几种双中心离子液体.离子液体概述11.3.3多元熔融盐体系

利用廉价的尿素和乙酰胺分别以一定比例与LiTFSI混合得到了低温共熔盐，其物理化学性能见表

1。表

1低温熔融盐电解液的物理化学性能(25℃)共熔点(℃)离子电导率(×10-3S·cm-1)LiTFSI/尿素(1:3.6，摩尔比)-37.60.23LiTFSI/乙酰胺(1:4，摩尔比)-671.07.离子液体作为电解液22.1咪唑阳离子类离子液体液态电解液

Guerfi等人将EMI-MTFSI与有机电解质EC-DEC按照一定比例混合，当离子液体含量超过40%时，这种混合型电解质具有不可燃性。将离子液体含量为50%的电解液应用在石墨电极上，可形成稳定SEI膜。图4含不同EMI-TFSI含量的Li/EC–DEC–VC–1MLiPF6/LiFePO4电池的倍率性能.离子液体作为电解液22.2

脂肪族链状季铵阳离子类离子液体液态电解液

同咪唑类离子液体相比，季铵类离子液体的电化学稳定性更好，电化学稳定窗口大于5V，金属锂可以稳定存在于此类离子液体中。但石墨无法直接作为负极材料，这是因为在首次充电时季铵阳离子先于Li+嵌入石墨层间，阻碍Li+在石墨层间的有效嵌脱。

选择加入成膜添加剂可以在季铵阳离子的嵌入反应发生前于电极/电解液界面形成优良的SEI膜，阻止离子液体阳离子的嵌层反应，石墨表现出良好的循环性能。.离子液体作为电解液2图525℃条件下含有10%VC的Li–DEME–TFSI电池的充放电性能图625℃条件下含有10%VC的Li–DEME–TFSI电池的倍率性能Sato等人制备了0.9mol·L-1LiTFSI(DEMETFSI[N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵二(三氟甲基磺酰)亚胺]电解液，添加体积分数10%的VC进行改性。在0.1C倍率下，LiCoO2/石墨电池首次放电容量为100mAh·g-1第2次放电容量为130mAh·g-1，循环100次后放电容量分别下降至120mAh·g-1，但是倍率性能仍然较差。.离子液体作为电解液22.3

吡咯和哌啶阳离子类离子液体液态电解液

吡咯和哌啶阳离子类离子液体为环状季铵型离子液体，环状季铵盐的离子来源是四氢吡咯(五元环)及哌啶(六元环)。由于其结构与上述链状季铵类离子液体相似，所以其物化性质以及用作锂离子电池电解液时的性能均与链状季铵类离子液体类似。图7充放电循环图Shin等合成了LiTFSI/PEO+P13TFSI离子液体聚合物电解质成功的应用在Li/LiFePO4电池中。.离子液体作为电解液22.4吡唑阳离子类离子液体液态电解液吡唑阳离子类离子液体用作锂离子电池电解液的报道较少。Lebdeh等合成了DEMPr123TFSI[N,N-二乙基-3-甲基吡唑二(三氟甲基磺酰)亚胺]离子液体，在其中加入摩尔分数为10%的LiTFSI得到了离子液体电解液，0.08C倍率下，LiFePO4/Li4Ti5O12电池在20℃时首次放电容量为127mAh·g-1，库仑效率为88%；5℃时首次放电容量为92mAh·g-1，库仑效率为77%。图85

℃和20℃条件下C/12电流下的电池容量图95

℃和20℃条件下电池的倍率性能.离子液体聚合物复合电解质33.1以PEO为基体的离子液体聚合物电解质3.1.1

咪唑类Nakagawa等将EMIBF4与LiBF4混合，制得二元室温熔盐Li-EMIBF4。然后将交联的聚氧乙烯PEO(质量分数15%)加入其中，室温下搅拌6h，得到均一凝胶溶液。将凝胶溶液涂于不锈钢盘中，采用现场聚合法，即用电子束照射，得到厚度为100μm的凝胶聚合物电解质GLi-EMIBF4。Li-EMIBF4和GLi-EMIBF4在300℃时均具有较好的热稳定性，且两者的电导率均达10-3S·cm-1数量级，但聚合后的GLi-EMIBF4电导率，略有下降。电池Li4Ti5O12/LiEMIBF4/LiCoO2和Li4Ti5O12/GLi-EMIBF4/LiCoO2的测试结果表明：以GLi-EMIBF4为电解质的电池由于内阻较大和离子迁移较慢的原因，造成其容量较小，但是其循环性能却优于以LiEMIBF4为电解质的电池性能。.离子液体聚合物复合电解质3Shin等通过离子液体与聚合物电解质的结合，提高了固体聚合物电解质的电导率(固体聚合物电解质的电导率上限是10-4S·cm-1，加入离子液体后电导率上升一个数量级)。电解质的主要成分是聚氧乙烯(PEO)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和离子液体N-甲基-N-丙基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺(PYR13TFSI)。3.1.2

吡咯类图10含不同比例离子液体电解质的电性能.离子液体聚合物复合电解质33.1.3

吡啶类Cheng等采用离子液体BMPyTFSI(1-丁基-4-甲基吡啶二(三氟甲基磺酰)亚胺，其结构式见图11)、锂盐LiTFSI、聚合物PEO、溶剂乙腈(其中离子液体与锂盐的摩尔比为1:1)，以溶液浇铸法制备了厚度为80~120μm、不同x值(x为BMPy+与Li+的摩尔比)的弹性离子液体-聚合物电解质膜。图

11离子液体BMPyTFSI的结构式.离子液体聚合物复合电解质3图12含不同比例离子液体电解质的电化学稳定窗口P(EO)20LiTFSI+xBMPyTFSIσ(Scm-1)

tLi+

σLi+(Scm-1)X=01.6x10-60.3966.3x10-7X=0.12.1x10-60.3637.6x10-7X=0.57.9x10-60.2121.7x10-6X=1.06.9x10-50.1501.0x10-5表2电解质P(EO)20LiTFSI+xBMPyTFSI(x=BMPy+/Li+)的tLi+和σLi+.离子液体聚合物复合电解质33.2以P(VDF-HFP)为基体的离子液体聚合物电解质蒋晶等人将亲水性EMIBF4和疏水性BMIBF6两种离子液体分别掺入到P(VDF-HFP)的共聚物中，通过真空蒸发将其中的溶剂NMP脱除，制备了两种凝胶型离子液体聚合物电解质，即EMIBF4/P(VDF-HFP)离子液体聚合物电解质和BMIPF6/P(VDF-HFP)离子液体聚合物电解质。离子液体离子液体/P(VDF-HFP)质量比电导率σ/(mS·cm-1)(25℃)EMIBF40.5:10.404EMIBF41.0:12.030EMIBF41.5:12.960EMIBF42.0:13.670BMIBF61.0:10.395BMIBF61.5:10.940BMIBF62.0:11.150表3离子液体/P(VDF-HFP)质量比与电导率的关系.

问题与展望4离子液体应用于锂离子电池，可以提高电池的电化学性能和安全性能。但是其倍率性能较差，而且与电极、隔膜等材料的相容性差。

在未来的研究工作思路中，一方面要合成开发综合性能更加优越的新型离子液体；另一方面，面向锂离子电池的应用，对优化的离子液体电解质与电极、聚合物、溶剂等材料的电化学兼容性、匹配特性进行系统研究。谢谢PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/

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硬脂酸5％十八醇2.5％棕榈酸异丙酯1.5％凡士林5％防腐剂适量B石蜡油6％硅油Gy-2603.5％防晒剂POS-21％VE适量ME-40适量水相A钛白粉3.5％丙二醇3％B三乙醇胺1％二氧化钛其透过率小于氧化锌。对紫外线有散射作用,能减小紫外线对人体皮肤的幅射。覆盖力优良,增白皮肤。但涂抹性与透气性均差。加入量大于等于５％时,增白色泽不自然,固选用百分3.5。丙二醇丙二醇在化妆品中作湿润剂、保湿剂。三乙醇胺三乙醇胺在化妆品中还具有中和剂的作用，从而达到增稠和保湿的作用。硬脂酸

硬脂酸用于护肤品中起乳化作用，从而使其变成稳定洁白的膏体。十八醇化妆品中作为基质原料中的乳化剂、增稠剂应用棕榈酸异丙酯具有优良的保湿和滋润皮肤作用。皮肤对本品的吸收性很好，能在皮层内与毛囊有效接触，渗入皮层深处，并将化妆品中的活性组分带入，充分发挥有效成分的作用。作为化妆品溶剂及皮肤保湿剂、渗透剂。凡士林凡士林作为一种传统的化妆品原料,它在皮肤角质层表面形成一种隔离膜,具有防止皮肤表面水份减少的作用,保护皮肤免受外界剌激。因而它是一种极好的保温剂和护肤品。它对皮肤无剌激,无过敏。石蜡油石蜡油又称矿物油，由于矿物油具有低致敏性及不错的