低粘度吡唑离子液体电解质的制备及其在锂离子电池中的应用研究

摘要

离子液体因其低挥发性、低熔点、阻燃性和出色的热稳定性及电化学稳定性被认为可代替传统有机电解质成为安全的锂离子电池电解质。降低离子液体的粘度有助于提高离子液体电解质在锂离子电池中的电池性能。　　本文合成了八种含不同阴离子的低粘度吡唑离子液体，全面地探讨了它们的物理化学性质。然后在离子液体中加入相应锂盐，制备得到离子液体电解质，并将其应用于Li/LiFePO4电池中，分别研究了它们的电池性能。　　四种基于醚基化吡唑阳离子和二氰胺根阴离子（DCA-）的离子液体被首次合成，且它们在常温下都为液体。25℃时，四种离子液体的粘度均小于40 mPa s，电导率都大于7 mS cm-1。这些离子液体的电化学窗口大约为3.2V。以含0.6mol/kg LiDCA的离子液体为电解质，通过锂对称电池测试研究电解质与锂金属之间的界面性质，研究发现只有PZ2o1-1-DCA和 PZ2o1-2-DCA电解质适用于锂离子电池。将它们用于Li/LiFePO4电池中，在25℃，0.1C，50个循环后，含 PZ2o1-1-DCA和PZ2o1-2-DCA电解质的电池的放电容量分别为138mAh g-1和146 mAh g-1，且它们的库伦效率均高于98%。在室温下，PZ2o1-2-DCA电解质的倍率性能明显优于PZ2o1-1-DCA电解质。而在低温下，0.1C时，PZ2o1-2-DCA电解质的放电容量显著高于PZ2o1-1-DCA电解质。　　四种基于醚基化吡唑阳离子和双氟磺酰亚胺阴离子（FSI-）的离子液体被首次合成，且它们在常温下都为液体。25℃时，它们的粘度均小于40mPa s，电导率在5-6.3mS cm-1之间。这些离子液体的电化学窗口大约为4.0V。以含0.8mol/L LiFSI的离子液体为电解质，用于Li/LiFePO4电池，其电池表现出稳定的循环容量，且库伦效率都高于98%。除了PZ2o1-1-FSI电解质，其余三种离子液体电解质在25℃，0.1C时的初始放电容量都在161 mAh g-1左右。其中，PZ2o2-2-FSI电解质是四种离子液体电解质中电池容量最高，倍率性能最好的。

目录

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第一章 绪论

1.1 离子液体

1.2 吡唑类离子液体的性质及其在锂离子电池中的应用

1.3 含DCA-阴离子和FSI-阴离子的离子液体的性质及其在锂离子电池中的应用

1.4 本论文的课题及研究意义

第二章 含二氰胺根阴离子的醚基化吡唑离子液体

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

第三章 含双氟磺酰亚胺阴离子的醚基化吡唑离子液体

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表的论文

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