硼基锂盐电解质在锂离子电池中的应用
锂离子电池硼基电解液添加剂的研究进展
锂离子电池硼基电解液添加剂的研究进展
吴佳云;王洁;宋林虎;李世友;崔孝玲;李春雷
【期刊名称】《盐湖研究》
【年(卷),期】2023(31)1
【摘要】电解液作为电池中离子运输的载体,对电池的综合性能如阻抗、容量、循环寿命等有着不可忽视的影响。
特别是电池在高温高压下使用时,电解液会发生严重的氧化分解,造成电池的高阻抗、低容量,进而影响电池的长循环过程。
在优化电池性能的诸多方法中,使用添加剂作为一种更加经济、高效的方法,成为了研究的热点。
应用于电解液中的部分添加剂具有良好的成膜性能,能够稳定电极—电解液界面,达到优化电解液的目的。
在诸多添加剂的研究开发中,用来改进电池性能的含硼添加剂被广泛报道。
主要综述了锂盐型、硼酸酯类和硼基杂环类这三种锂离子电池硼基电解液添加剂,分别阐述了它们的电化学性质、正负极成膜的作用机理以及对电池的影响。
最后对电解液添加剂用于提高锂离子电池综合性能的研究方向进行了展望。
【总页数】7页(P116-122)
【作者】吴佳云;王洁;宋林虎;李世友;崔孝玲;李春雷
【作者单位】兰州理工大学石油化工学院;甘肃省低碳能源化工重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM911
【相关文献】
1.VC-Li2CO3电解液添加剂对锂离子电池TMP基阻燃电解液电化学性能的影响
2.锂离子电池电解液功能添加剂研究进展
3.锂离子电池电解液SEI成膜添加剂的研究进展
4.EC基电解液添加剂对锂离子电池性能的影响
5.锂离子电池电解液除酸除水添加剂的研究进展
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锂离子电池每种材料的作用
锂离子电池每种材料的作用1.正极材料：正极材料是锂离子电池中的重要组成部分，它能够嵌入或嵌出锂离子来完成正负极之间的电荷传递。
常用的正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)等。
正极材料的选择需要兼顾容量、循环寿命、价格等因素。
例如，钴酸锂具有高比容量和循环寿命，但成本较高，而锰酸锂具有较低的比能量但成本较低。
2.负极材料：负极材料也称为锂储存材料，常用的材料有石墨、石墨烯等。
负极材料通过嵌入和释放锂离子来实现电荷的储存和释放。
石墨具有较高的嵌锂能力和导电性能，能够很好地嵌锂离子，并且具有相对较低的成本。
3.电解质：电解质是将正负极进行隔离，同时允许锂离子在两者之间移动的关键部分。
在常见的锂离子电池中，常用的电解质有有机电解质和固体电解质两种。
有机电解质常用的是含有锂盐的有机溶液(如聚合物电解质)，这种电解质具有较高的离子导电性能。
而固体电解质是一种新型的电解质材料，具有良好的热稳定性和安全性。
4.隔膜：隔膜通常是由聚合物材料制成的薄膜，它的主要功能是将正负极隔离开，防止直接电子短路，并允许锂离子通过。
隔膜材料需要具有较高的离子传导性能和化学稳定性，以确保电池的安全性和稳定性。
5.导电剂：导电剂通常是用于增加电池正负极电导率的添加剂。
由于正负极材料通常是非金属材料，它们的电导率较低，因此需要添加导电剂来提高整个电池系统的导电性能。
导电剂通常是碳类材料，如天然石墨、碳黑等。
6.添加剂：添加剂是为了改善锂离子电池的性能而在正负极材料中加入的。
常见的添加剂有粘结剂、增容剂等。
粘结剂用于固定正负极材料的形状，增强电极和集流体之间的接触，提高电池的循环寿命。
增容剂主要用于提高正极材料的比容量和充放电速率。
在锂离子电池中，不同材料之间需要进行匹配，以确保电池的性能和循环寿命。
正负极材料的选择、电解质和隔膜的设计以及添加剂的使用，都对锂离子电池的容量、循环寿命、充放电速率、安全性等方面产生着重要的影响。
锂离子电池电解质用含硼锂盐研究进展
Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１·１３６·化 工 新 型 材 料ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ第４１卷第１期２０１３年１月基金项目：甘肃省科技计划（１１０７ＲＪＹＡ０５６），国家自然科学基金（２０９６１００４，２１００１１１１）作者简介：崔孝玲（１９８０－），女，工程师，主要从事锂离子电池电解液研究。
联系人：李世友（１９８０－），男，副教授，主要从事锂离子电池电解液研究。
锂离子电池电解质用含硼锂盐研究进展崔孝玲１ 李世友１＊ 毛丽萍１ 李法强２（１．兰州理工大学石油化工学院，兰州７３００５０；２．中国科学院青海盐湖研究所，西宁８１０００８）摘 要 电解质材料是锂离子电池的关键材料之一。
ＬｉＢＦ４、双草酸硼酸锂（ＬｉＢＯＢ）及草酸二氟硼酸锂（ＬｉＯＤＦＢ）是极具应用前景的３种含硼锂盐。
介绍了３种锂盐各自的优缺点及研究近况，重点综述了它们的离子传导特性及与电极材料的相容性能。
关键词 ＬｉＢＦ４，双乙二酸硼酸锂，草酸二氟硼酸锂，电解液Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｂｏｒｏｎ－ｂａｓｅｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓＣｕｉ Ｘｉａｏｌｉｎｇ１ Ｌｉ Ｓｈｉｙｏｕ１ Ｍａｏ Ｌｉｐｉｎｇ１ Ｌｉ Ｆａｑｉａｎｇ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０；２．Ｑｉｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓａｌｔ Ｌａｋｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１０００８）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ ｄｅｃｉｄｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．ＬｉＢＦ４，ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｉｓ（ｏｘａｌａｔｏ）ｂｏｒａｔｅ（ＬｉＢＯＢ）ａｎｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｏｘａｌｙｌｄｉｆｌｕｒｏｂｏｒａｔｅ（ＬｉＯＤＦＢ）ｗｅｒｅ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｂｏｒｏｎ－ｂａｓｅｄ ｌｉｔｈｉｕｍｓａｌｔｓ ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｌｉｔｈｉｕｍ ｓａｌｔ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｒｅ－ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＬｉＢＦ４，ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｉｓ（ｏｘａｌａｔｅ）ｂｏｒａｔｅ（ＬｉＢＯＢ），ｌｉｔｈｉｕｍ ｏｘａｌｙｌｄｉｆｌｕｒｏｂｏｒａｔｅ（ＬｉＤＦＯＢ），ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ 相对于正极材料和负极材料，电解液材料长期一直未得到广大科研工作者的重视，已成为限制锂离子电池进一步发展的瓶颈［１－２］。
硼酸锂 负极
硼酸锂负极
硼酸锂（LiBF4）作为一种新型锂盐，具有在水分、温度敏感性及安全性能等方面的优势，被认为是锂离子电池有前景的电解质盐。
硼酸锂负极材料在电池领域的研究与应用逐渐受到关注。
硼酸锂负极材料具有以下特点：
1. 环境友好：硼酸锂是一种无毒、无污染的绿色化合物，符合环保要求。
2. 安全性高：硼酸锂的分解产物为稳定的氟化锂（LiF），不易产生有害气体，因此
提高了电池的安全性能。
3. 电化学性能：硼酸锂在锂离子电池中表现出较好的电化学性能，具有较高的比容量和循环稳定性。
4. 热稳定性：硼酸锂的热稳定性较好，适用于高温环境。
然而，硼酸锂负极也存在一些问题，如导电性能较低、与碳酸酯类电解液相容性较差等。
为了解决这些问题，研究人员通过改性和复合等方法对硼酸锂负极材料进行优化。
近年来，有关硼酸锂负极材料的研究取得了一定的进展。
例如，四川大学王延青团队在《Adv. Sci.》上发表了一篇关于燃烧活化诱导固态合成N，B共掺杂碳/硼酸锌负极提高储钠性能的研究论文。
该研究提出了一种插层诱导燃烧活化的固态合成策略，用于构建N、B共掺杂碳/硼酸锌（CBZG）钠离子电池负极。
这种策略赋予了CBZG更多的孔隙结构，提高了其电化学性能。
总之，硼酸锂负极材料作为一种具有潜力的新型电池材料，在锂离子电池等领域具有广泛的应用前景。
为进一步提高其性能，研究人员正不断探索优化策略，以期为电池领域带来更好的应用体验。
锂离子电池LiBOB电解质盐研究进展
收稿:2006年1月,收修改稿:2006年3月 3通讯联系人 e 2mail :puwh @锂离子电池LiBOB 电解质盐研究蒲薇华3 何向明 王 莉 万春荣 姜长印(清华大学核能与新能源技术研究院 北京100084)摘 要 本文介绍了可用于锂离子电池的新型锂盐———双乙二酸硼酸锂(LiBOB )的基本性质,包括结构组成、合成方法、物理化学性能及其与结构的关系。
综述了近年来在LiBOB 新型电解质锂盐研究与探索方面的新成果,重点评价了BOB 2阴离子对于石墨负极和金属氧化物正极材料表面的电化学性能。
讨论了这种盐在锂离子系统中杂质和安全性等问题,归纳了其优缺点,指出今后电解质锂盐的研究发展方向。
关键词 双乙二酸硼酸锂 电解质 锂离子电池中图分类号:T M911;T M912;O614.11 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2006)1221703207LiBOB 2B ased E lectrolyte for Lithium B atteriesPu Weihua3 He Xiangming Wang Li Wan Chunrong Jiang Changyin(Institute of Nuclear Energy &New Energy T echnology ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract A new salt LiBOB (lithium bis (oxalato )borate )as the electrolyte s olute for lithium ion battery and its con figuration ,preparation ,physical and chemical properties ,especially electrochemical properties are introduced in this paper.The preliminary results and recent finding on LiBOB 2based electrolyte are summarized.Em phasis is placed on the electrochemistry of the BOB 2anion on both graphite anode and metal 2oxide 2based cathode surfaces.Certain issues ass ociated with the im purity and safety of the salt in lithium ion systems are als o discussed.The advantages and disadvantages of LiBOB are generalized.Finally ,the em phases and strategies for R&D of electrolyte of im proved performance in future are indicated.K ey w ords lithium bis (oxalato )borate ;electrolyte ;lithium ion batteries1 引言 锂离子电池自从1990年代问世以来就成为最重要的可充电电池系统之一。
锂离子电池中电解液的功能
锂离子电池中电解液的功能锂离子电池是一种重要的电池类型，其电解液在其中扮演着非常重要的角色。
电解液是锂离子电池中的重要组成部分，其具有多种功能，对电池的性能和安全性起着至关重要的作用。
本文将深入探讨锂离子电池中电解液的功能，包括传导锂离子、维持电解质平衡、提高电池的安全性等方面。
1.传导锂离子电解液的最主要功能之一是传导锂离子。
在充电和放电过程中，锂离子在正极和负极之间进行迁移，完成电池的充放电过程。
电解液中通常含有溶解的盐类化合物，这些化合物能够使锂离子在电解液中快速移动，从而实现电池的高效性能。
同时，电解质中的锂盐也能够增加电解液的离子导电性能，降低电阻，提高电池的工作效率。
2.维持电解质平衡在电池充放电过程中，电解质往往会受到一定的腐蚀和损耗。
为了维持电解质的平衡，电解液中通常还会添加一定量的添加剂，以确保电解质的稳定性和一致性。
这些添加剂能够防止电解质中的不良化学反应和降解，延长电池的使用寿命，提高电池的循环稳定性。
3.提高电池的安全性电解液还具有提高电池安全性的功能。
在一些情况下，电解液可能会因外界因素而产生过热或爆炸，因此需要在电解液中添加一定的抑制剂和稳定剂，以降低火灾和爆炸的风险。
这些添加剂能够抑制电池内部的不良反应，并减少电解质的挥发，降低电池发生事故的可能性。
4.优化电池性能除了以上述的功能外，电解液还可以通过一定的配方和添加剂来优化电池的性能。
例如，通过在电解液中添加一定的溶剂和添加剂，可以提高电解液的稳定性和耐高温性能，从而提高电池的工作效率和使用寿命。
此外，可以通过调整电解质的成分和浓度来改善电池的循环性能和功率输出。
综上所述，电解液在锂离子电池中具有传导锂离子、维持电解质平衡、提高电池安全性以及优化电池性能等多种重要功能。
随着锂离子电池的广泛应用和不断发展，对电解液的要求也越来越高，未来电解液的研发和创新将继续推动锂离子电池技术的发展。
锂离子电池电解液中使用锂盐的对比
锂离子电池电解液中使用锂盐的对比
锂离子电池能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长，是目前应用最广的可充式电池。
随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性等都提出了更高的要求。
电解质是锂离子电池的重要组成部分，而锂盐作为液体电解质的关键组分，是决定电解液性能的重要因素，是攻克锂离子电池性能提升难题的突破口之一。
本文将对LiPF6以及各种新型锂盐进行对比。
锂盐是电解液中锂离子的提供者，LiPF6(六氟磷酸锂)是目前最常见的锂盐，LiBF4(四氟硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(草酸二氟硼酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiPF2O2(二氟磷酸锂)和
LiDTI(4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂)等新型锂盐的开发也逐渐受到了科研人员的重视。
其优缺点对比如下表：
表一. 各种锂盐的优缺点对比。
四氟硼酸锂 四氟硼酸钠 电解质
四氟硼酸锂、四氟硼酸钠是常见的电解质，它们在电池、超级电容器等领域都有着重要的应用。
下面我们就来详细介绍一下这两种电解质的相关信息。
一、四氟硼酸锂1. 基本信息四氟硼酸锂，化学式LiBF4，是一种无机化合物，属于锂盐类。
它是无色晶体，易溶于水和有机溶剂，具有良好的离子导电性能。
2. 应用领域四氟硼酸锂主要用作锂离子电池的电解质，可以提高电池的安全性和循环寿命。
它还在超级电容器、聚合物电解质电池等领域有着重要的应用。
3. 特点四氟硼酸锂具有电化学稳定性高、导电性能好、化学惰性等特点，能够有效提升电池的性能。
二、四氟硼酸钠1. 基本信息四氟硼酸钠，化学式NaBF4，也是一种无机化合物，属于钠盐类。
它呈白色结晶，易溶于水和乙醇，是一种优秀的离子导体。
2. 应用领域四氟硼酸钠同样被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等领域，能够提高电池的性能和安全性。
3. 特点四氟硼酸钠具有优异的离子导电性能和稳定的化学性质，可以有效增强电池的循环寿命和能量密度。
总结：四氟硼酸锂和四氟硼酸钠作为重要的电解质，在现代电化学领域有着广泛的应用。
它们的出现极大地提升了电池的性能和安全性，对于推动新能源领域的发展起到了重要的作用。
期待在未来，这两种电解质能够不断得到改进和完善，为电池技术的进步做出更大的贡献。
四氟硼酸锂和四氟硼酸钠作为重要的电解质，在当今和未来的能源技术中扮演着举足轻重的角色。
它们的出现和不断的改进，为电池技术的发展带来了一个新的里程碑，也为新能源领域的发展注入了新的活力。
1. 电池技术的发展随着社会的不断发展，人们对能源的需求越来越大。
然而传统的化石燃料资源逐渐枯竭，环境污染问题也日益严重。
在这种情况下，新能源技术成为了人们关注的焦点。
电池技术作为其中的重要组成部分，更是备受瞩目。
因为电池具有储能效率高、清洁环保等诸多优点，因此备受青睐。
2. 锂离子电池锂离子电池作为当前最为先进的电池技术之一，具有高能量密度、长循环寿命、轻巧便携等优势，因此被广泛应用于移动电子设备、电动汽车、储能设备等领域。
双乙二酸硼酸锂在锂离子电池电解液中的应用研究
1 实验部分1.1电解液的制备导电锂盐为LiPF6（Stella Chemical, Osaka Japanese）、LiBOB（德国），溶剂分别为电池级的甲基乙基碳酸酯（EMC）、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC) 、碳酸亚乙烯酯(VC) 、碳酸乙烯亚乙酯(VEC) 纯度99.95%(≧气相色谱仪 GC-14C,日本岛津)。
电解液的配制及电池的装配均在充满高纯氩气的手套箱中进行。
电解液水含量用卡尔费休(Karl Fisher)水分测定仪KF831(瑞士万通)测定，电解液的水含量<20ppm，酸含量用自动电位滴定仪798 GPT Titrino（瑞士万通）测定，酸含量<30ppm.文中电解液溶剂的比例均是指质量比。
1.2 电池性能测量电池循环性能及高低温性能测量用方形电池，以人造石墨为负极，LiMn2O4为正极。
电池的循环性能检测用电池程控测试仪BS-9300R（广州擎天实业有限公司）检测。
电池在不同温度下的充放电测量在高低温控制箱WD4003（重庆银河试验仪器有限公司）中进行。
电池的高温检测程序是在室温下以1C 倍率充满电至4.2V截止，然后在所测温度下放置相应的时间后降温至常温以1C倍率放电至2.75V截止；电池的低温性能测量程序是在室温下以1C倍率充满电至4.2V，然后在所测温度下静置4h，再以0.2C倍率放电至2.75V截止。
电池在测循环性能之前经小电流开口化成。
高低温性能测量的电池均是化成分容后再做测量，每一只电池只用于一次高温或循环的测量。
1.3 循环伏安测量循环伏安测量采用三电极体系，工作电极为碳电极（电极制作：将石墨：PVdF=92：8(w%)溶解在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中, 搅拌均匀并涂布于铜箔上，电极面积1cm2），金属锂作为参比电极和对电极。
所用仪器为CHI650B电化学工作站（上海辰华）。
文中的电位值均相对于Li/Li+而言。
2 结果与讨论2.1 石墨电极的循环伏安行为图1为天然石墨电极的循环伏安图。
电解质对锂离子电池性能的影响分析
电解质对锂离子电池性能的影响分析电解质是锂离子电池中不可或缺的组成部分，它对锂离子电池的性能有着重要的影响。
本文将从电解质的种类、组成以及对锂离子电池性能的影响等方面进行分析。
一、电解质的种类和组成电解质主要分为有机电解质和无机电解质两大类。
有机电解质通常是由溶剂和盐类组成的，溶剂一般为有机溶剂，如碳酸酯、碳酸酯醚等，而盐类则是指锂盐，如六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等。
无机电解质则是由固体盐类组成，如氧化锂、磷酸锂等。
二、电解质对锂离子电池性能的影响1. 电导率：电解质的电导率直接影响锂离子电池的放电性能。
电解质的电导率越高，电池的放电效率就越高。
有机电解质通常具有较高的电导率，因此在锂离子电池中得到广泛应用。
2. 稳定性：电解质的稳定性对锂离子电池的安全性和寿命有着重要的影响。
有机电解质在高温下容易分解，产生气体，导致电池发生膨胀、短路等问题，因此需要在设计电解质时考虑其稳定性。
3. 锂离子传输：电解质对锂离子的传输速率也有一定的影响。
有机电解质通常具有较好的锂离子传输性能，能够提高电池的充放电速率。
4. 锂电池容量：电解质的种类和组成也会对锂离子电池的容量产生影响。
有机电解质通常具有较高的溶解度，能够提供更多的锂离子，从而提高电池的容量。
三、电解质的改进与研究为了提高锂离子电池的性能，研究人员一直在不断改进电解质的性能。
一方面，他们通过改变电解质的组成和结构，尝试寻找更好的电解质材料。
例如，研究人员正在研发新型的无机电解质，如磷酸盐玻璃等，以提高电解质的稳定性和电导率。
另一方面，他们还在研究电解质的界面性质，以提高锂离子在电解质和电极之间的传输速率。
此外，电解质的固态化也是一个研究的热点。
固态电解质具有较高的稳定性和安全性，能够有效解决有机电解质在高温下易分解的问题。
研究人员正在探索新型的固态电解质材料，并尝试解决其导电性能和界面问题。
总结起来，电解质对锂离子电池的性能有着重要的影响。
电解质的种类、组成、电导率、稳定性、锂离子传输和容量等方面都会对锂离子电池的性能产生影响。
锂离子电池的原理与应用
锂离子电池的原理与应用锂离子电池是一种常见的充电式电池，它基于锂离子在正负极材料之间的相互迁移实现能量的存储和释放。
锂离子电池在现代生活中应用广泛，如移动设备、电动车、储能系统等领域。
本文将详细介绍锂离子电池的原理和应用，并探讨其技术发展和未来趋势。
一、锂离子电池的原理锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极通常由锂盐和金属氧化物（如LiCoO2）制成，负极常由碳材料（如石墨）构成。
电解质一般为液体或聚合物电解质，用于锂离子的运输。
隔膜则用于防止正负极之间的短路。
在充电状态下，锂离子从正极向负极迁移，同时电子从负极流回正极。
这是一个可逆的过程。
当锂离子到达负极时，它们嵌入到碳材料的结构中储存能量。
在放电状态下，锂离子从负极离开，回到正极，释放出储存的能量。
整个过程通过电解质的离子传导和电子导线的输运来完成。
二、锂离子电池的应用1. 移动设备锂离子电池在移动设备中应用广泛，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。
锂离子电池具有高能量密度和较长的循环寿命，使其成为移动设备的理想能源解决方案。
2. 电动车锂离子电池在电动车领域具有重要的应用价值。
与传统的铅酸电池相比，锂离子电池具有更高的能量密度和较小的自放电率。
这使得电动车能够获得更长的续航里程和更快的充电速度。
3. 储能系统随着可再生能源的快速发展，储能系统的需求日益增加。
锂离子电池作为储能系统的重要组成部分，能够将电能储存起来，并在需要时释放出来。
此外，锂离子电池还可以平衡电网负荷和峰谷削峰填谷。
4. 电子消费品除了移动设备，锂离子电池还广泛应用于其他电子消费品，如无人机、无线耳机、便携式音响等。
锂离子电池的小型化和轻量化特点使得它成为电子消费品的首选电源。
三、锂离子电池的技术发展和未来趋势锂离子电池的不断发展，主要集中在提高能量密度、延长循环寿命和改善安全性能等方面。
1. 提高能量密度目前，各项技术正在致力于开发新材料，如钴酸锂的改良、氧化镁的引入以及磷酸铁锂等相比较价格更低，更高能量密度和更长寿命的材料。
探究电解质在电池中的作用
探究电解质在电池中的作用电解质在电池中扮演着非常重要的作用。
随着科技的不断进步，人们对电池的需求越来越高，因此对电解质的研究也越来越深入。
本文将探究电解质在电池中的作用，包括电解质的种类、电解质的化学反应以及电解质的储能机制。
一、电解质的种类电解质的种类多种多样，它们被广泛应用于不同类型的电池中。
其中最常用的电解质种类包括有机电解质、无机电解质和聚合物电解质。
1、有机电解质有机电解质是一种含有有机物的电解质。
它由含有氢氧化根离子或其他阴离子的溶液组成。
有机电解质被广泛应用于锂离子电池、聚合物锂离子电池和电源超级电容器中。
有机电解质的主要特点是它可以提供更高的电导率和更好的离子传输能力，从而提高电池的效率和安全性。
此外，有机电解质还具有良好的物理特性，如低黏度、低表面张力和卓越的表面活性。
2、无机电解质无机电解质是一种不含有有机物的电解质。
它通常采用均匀溶解的不同离子溶液，并通过分子和离子的手段传递离子。
无机电解质通常被用于铅酸电池、镍镉电池和锌锰电池中。
与有机电解质相比，它的电导率较低，但它在高温和恶劣环境下仍然具有很好的稳定性。
3、聚合物电解质聚合物电解质是一种由有机聚合物组成的电解质。
它被广泛应用于聚合物锂离子电池中。
与有机电解质相比，聚合物电解质的主要优势在于它具有更高的导电性和更大的离子传输能力。
此外，它还具有较高的化学稳定性和卓越的机械强度，可以有效地防止电池内部的短路和泄漏。
二、电解质的化学反应电解质在电池中的化学反应是电池反应的关键步骤。
不同类型的电解质将参与不同的反应，从而影响电池的性能和电化学性质。
1、有机电解质在锂离子电池中的化学反应锂离子电池是一种广泛应用的电池类型，其电解质通常采用含有锂盐和有机溶剂的溶液。
在锂离子电池中，有机电解质将参与与正极和负极之间的电化学反应，并帮助电池储存和释放能量。
有机电解质在锂离子电池中的化学反应可以简单地描述为电解质分解和离子传输。
在放电过程中，锂离子将从正极释放，并沿着电解质中的离子通道传输到负极。
锂金属电池常用的锂盐-概述说明以及解释
锂金属电池常用的锂盐-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：锂金属电池作为一种重要的能源存储设备，在电动车、手机、笔记本电脑等领域得到广泛应用。
而锂盐作为锂金属电池中的重要成分之一，起着至关重要的作用。
本文将着重介绍锂金属电池常用的锂盐种类及其在电池中的作用，分析选择锂盐时需要考虑的因素，以期为相关领域的研究和应用提供参考和帮助。
编写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分，将介绍锂金属电池和锂盐的基本概念，明确文章的目的和结构安排。
在正文部分，将详细探讨锂盐的种类、在锂金属电池中的作用以及选择锂盐时需要考虑的因素。
最后，在结论部分将总结锂盐在锂金属电池中的重要性，并展望未来发展趋势，最终得出结论。
整个文章结构清晰，内容丰富，旨在全面介绍锂金属电池常用的锂盐。
1.3 目的：本文旨在探讨锂金属电池常用的锂盐种类及其在电池中的作用。
通过对不同锂盐的特性和性能进行分析，我们可以更好地理解锂金属电池的工作原理和性能表现。
同时，我们也将探讨选择锂盐时需要考虑的因素，以指导锂金属电池的优化设计和性能提升。
通过本文的研究，我们可以为锂金属电池的研发和应用提供参考和指导，促进其在能源领域的进一步发展和应用。
2.正文2.1 锂盐的种类在锂金属电池中，常用的锂盐主要有以下几种类型：1. 锂氟化物（LiF）：锂氟化物是一种常用的锂盐，可以提高电池的离子导电性。
它具有较高的熔点和热稳定性，可以增强电池的循环寿命和安全性。
2. 六氟磷酸锂（LiPF6）：六氟磷酸锂是目前锂离子电池中最常用的电解质盐。
它具有优越的离子传导性能和化学稳定性，能有效提高电池的性能和循环寿命。
3. 六氟磷酸锂氢（LiPF6-H2O）：六氟磷酸锂氢是一种在水分子存在下的锂盐，常用于提高电池的安全性和循环寿命。
4. 三氟甲磺酸锂（LiTFSI）：三氟甲磺酸锂是一种具有优异的溶解性和稳定性的锂盐，常用于提高电池的功率密度和循环寿命。
锂离子电池正极活性物质
锂离子电池正极活性物质近年来，随着科技的发展，电池的应用越来越广泛，电池的种类也越来越多。
其中，锂离子电池是最近开发和使用最为广泛的电池，并且在电子行业中有着广泛的应用。
锂离子电池的正极是它的核心技术，也是它的重要组成部分。
锂离子电池正极活性物质是能够与电解质和锂离子发生电化学反应，就形成一个完整的锂离子电池。
锂离子电池正极活性物质有多种，常见的有金属钴、氧化铝、氧化钛以及锂离子电池的锂盐。
金属钴是一种常用的锂离子电池正极活性物质，它具有高电压、高电容量和高能量密度的特点，因此在家用、工业以及其他领域的应用是比较广泛的。
氧化铝是另一种常用的正极活性物质，它密度较小，电压范围较广，同时在低温下也能保持稳定性，可以在多种应用场合得到广泛使用。
此外，氧化钛也是锂离子电池正极活性物质中常见的一种，它具有快速充放电、高温、高能量密度和低析氢率等优点，因此可以在多种应用场合得到应用。
另外，锂离子电池正极活性物质中也有一些特殊的锂盐，如硫酸锂、盐酸锂以及磷酸锂，它们的电解质可以在电池中释放出可观的电流，从而实现锂离子电池的可持续供能。
在电池开发过程中，不同的锂离子电池正极活性物质有着不同的应用场景。
高速充电要求使用具有高比容量的锂离子电池正极活性物质，如硫酸锂和盐酸锂；另外，在高温的地方使用的锂离子电池要考虑温度的影响，此时要选择具有较低温度的锂离子电池正极活性物质，如金属钴和氧化钛。
同时，在锂离子电池的正极活性物质开发过程中，如果要有更高安全性、更高高温性能和更高稳定性，可以考虑一些特殊的非金属材料，如碳纳米管、石墨烯等，这些材料可以在电池的电化学反应中发挥重要作用。
总之，锂离子电池正极活性物质是一个重要的研究课题，不同应用场景会需要不同的正极活性物质，而正极活性物质的开发也会极大地促进锂离子电池的性能提高，从而更好地满足实际应用的要求。
几种有前景锂盐在锂离子电池中的研究进展
几种有前景锂盐在锂离子电池中的研究进展沈丽明【摘要】锂离子电池电解质作为锂离子电池的重要组成部分,对电池性能有着重要影响,而传统的六氟磷酸锂(LiPF6)由于热稳定性差、对水敏感等缺点已不能满足人们的需求,因此开发新型锂盐越发迫切.就几种有良好运用前景的锂盐,包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSl),双氟磺酰亚胺锂(LiFSl)及二氟磷酸锂(LiDFP),对其在导电性、热稳定性、与石墨负极的相容性及电化学性能等方面进行分析介绍,并对其今后发展前景进行了展望.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】4页(P338-340,347)【关键词】锂离子电池电解质;二氟草酸硼酸锂;双三氟甲基磺酰亚胺锂;双氟磺酰亚胺锂;二氟磷酸锂【作者】沈丽明【作者单位】江苏国泰超威新材料有限公司,江苏张家港215634【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、绿色环保等优点已被广泛应用于手机、笔记本等各类电子设备中。
随着动力汽车的发展，作为其理想电源的锂离子电池亦需要对自身的安全性能和比能量作出更高的要求，特别是针对于电解液所提出的安全问题。
电解液组成包括锂盐、有机溶剂及各类添加剂，它对电池的容量、内阻、比功率、工作温限、存储寿命及安全性能等有着重要影响。
目前商业化应用最为广泛的锂盐是六氟磷酸锂(LiPF6)，然而尽管LiPF6电解液有着电导率高、可钝化铝箔且与石墨负极相容性好等优点，但LiPF6的使用仍存在一些问题：首先，LiPF6热稳定性差，80℃左右就会分解生成五氟化磷(PF5)和氟化锂(LiF)，前者具有较强的路易斯酸性，会与溶剂分子中氧原子上的孤对电子作用而使溶剂发生分解反应；后者会增大界面阻抗，影响电池循环性能。
其次，LiPF6对水分非常敏感，遇痕量水即迅速反应生成氢氟酸(HF)。
此外，LiPF6需要与碳酸乙烯酯(EC)配合使用才能在碳负极表面形成稳定致密的固体电解质界面(SEI)膜，但是EC高达36.4℃的熔点限制了LiPF6电解液在低温的使用。
锂离子电池用电解质锂盐的研究进展
锂离子电池用电解质锂盐的研究进展摘要：近年来，锂离子电池作为一种高性能、可重复充放电的电池系统，在移动电子设备、电动车辆和储能领域得到了广泛应用。
电解质是锂离子电池中起着关键作用的组成部分，其中锂盐作为电解质的核心材料，直接决定了电池的性能和稳定性。
因此，研究改进锂盐在电解质中的配位环境，具有重要意义和应用价值。
本文综述了关于锂离子电池用电解质锂盐的研究进展。
关键词：锂离子电池；电解质锂盐；研究进展随着电动汽车和可再生能源等领域的快速发展，锂离子电池的需求不断增加。
作为锂离子电池的核心组成部分之一，电解质锂盐的研究变得尤为重要。
本文旨在综述近年来锂离子电池用电解质锂盐的研究进展，为相关领域的研究者提供参考和启示。
1电解质锂盐性质分析晶体结构：电解质锂盐的晶体结构对其物理和化学性质具有重要影响。
常见的电解质锂盐晶体结构包括闪石状、纤锂石状、立方状等。
不同的晶体结构会影响离子的迁移能力和盐类的溶解度。
导电性能：电解质锂盐在锂离子电池中扮演着离子导体的角色。
其导电性能直接影响电池的性能和效率。
电解质锂盐应具有足够高的离子迁移率，低电阻和较高的离子传输数。
溶解反应：电解质锂盐的溶解性对电池的循环寿命和性能至关重要。
在锂离子电池运行过程中，电解质锂盐与电极材料发生反应，产生可溶性锂盐。
理解电解质锂盐的溶解反应动力学和稳定性可以帮助提高电池的电化学性能。
熔点：熔点是电解质锂盐的一个关键物理性质。
较低的熔点有助于提高电池的工作温度范围和性能。
常用的锂盐如LiPF6、LiBF4、LiClO4等具有适当的熔点范围[1]。
2锂盐在锂离子电池中的应用2.1锂盐酸盐（LiPF6）锂盐酸盐（LiPF6）作为锂离子电池中的电解质，是锂离子电池中最常用的锂盐之一，并在商业化锂离子电池中得到广泛应用。
它的主要作用是在锂离子电池充放电过程中实现锂离子的传输和导电。
锂盐酸盐具有良好的溶解性和稳定性，因此常溶解在有机溶剂（如碳酸酯和碳酸酯醚）中作为电解质的主要成分。
锂离子电池电解液中使用锂盐的对比
锂离子电池电解液中使用锂盐的对比锂离子电池电解液中使用锂盐的对比锂离子电池能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长，是目前应用最广的可充式电池。
随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性等都提出了更高的要求。
电解质是锂离子电池的重要组成部分，而锂盐作为液体电解质的关键组分，是决定电解液性能的重要因素，是攻克锂离子电池性能提升难题的突破口之一。
本文将对LiPF6以及各种新型锂盐进行对比。
锂盐是电解液中锂离子的提供者，LiPF6(六氟磷酸锂)是目前最常见的锂盐，LiBF4(四氟硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(草酸二氟硼酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiPF2O2(二氟磷酸锂)和LiDTI(4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂)等新型锂盐的开发也逐渐受到了科研人员的重视。
其优缺点对比如下表：表一. 各种锂盐的优缺点对比。
锂盐优点缺点 LiPF6 (1)在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子电导率； (2)能在Al箔集流体表面形成一层稳定的热稳定性较差、易发生钝化膜；分解反应 (3)能协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的SEI膜工作温度区间宽，高温稳定性好，低温性离子电导率较低，有很能优，能增强电解液对电极的成膜能力，大局限性，常与电导率抑制Al箔腐蚀较高的锂盐配合使用LiBF4 较高的电导率、较宽的电化学窗口、良好溶解度较低，在部分低LiBOB 的热稳定性、较好的循环稳定性，对正极介电常数溶剂中几乎不Al箔集流体具有钝化保护作用溶解成膜性好、低温性能好，与电池正极有很LiDFOB 好相容性；能在Al箔表面形成一层钝化膜，售价较高并抑制电解液氧化 LiFSI LiTFSI LiPF2O2 电导率高、水敏感度低和热稳定性好对Al箔的腐蚀电位4.2V 较高的溶解度和电导率，热分解温度超过电压高于3.7V时会严重360℃，不易水解腐蚀Al集流体较好的低温性能；作为添加剂使用，有利于降低电池界面阻抗，有效提升电池的循溶解度较低环性能锂盐 LiDTI 优点缺点更好的热力学稳定性；可在4.5V电压下稳定存在，具有高的锂离子迁移数，能满足合成要求高商品化正极材料的充放电需求。
锂电池无机添加剂
锂电池无机添加剂引言：锂电池作为一种高效、环保且长寿命的能源存储设备，被广泛应用于移动电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
而锂电池的性能和安全性很大程度上取决于其中的无机添加剂。
本文将介绍锂电池无机添加剂的类型、功能和应用。
一、锂电池无机添加剂的类型1. 电解质添加剂：电解质是锂电池中重要的无机添加剂，主要包括锂盐和溶剂。
锂盐常用的有锂六氟磷酸盐（LiPF6）、锂硼酸盐（LiBOB）等，它们在电解液中起到传导离子的作用，提高锂离子在正负极之间的迁移速度。
溶剂主要是有机碳酸酯类、醚类和酯类溶剂，用于提供锂离子传输的通道。
2. 富锂剂：富锂剂是一种能够提供额外锂离子的添加剂，可以增加锂电池的比容量。
常见的富锂剂有氧化锂、锰酸锂、磷酸锂等。
这些富锂剂可以与正极材料反应，释放出更多的锂离子，从而提高电池的容量。
3. 添加剂：锂电池中还会添加一些其他类型的无机添加剂，以改善电池的性能和安全性。
例如，膨胀剂可以增加正极材料的容量，并提高电池的能量密度；抑制剂可以防止电池内部的自发反应，延长电池的寿命；稳定剂可以提高电池的循环稳定性，抑制正负极材料的腐蚀。
二、锂电池无机添加剂的功能1. 提高电池性能：锂电池无机添加剂可以提高电池的能量密度、比容量和循环稳定性。
例如，通过添加富锂剂，可以增加锂离子的储存量，提高电池的比容量。
通过添加膨胀剂，可以增加正极材料的容量，提高电池的能量密度。
通过添加稳定剂，可以抑制正负极材料的腐蚀，延长电池的寿命。
2. 提高电池安全性：锂电池无机添加剂还可以提高电池的安全性。
例如，添加抑制剂可以防止电池内部的自发反应，减少电池的热失控风险。
添加稳定剂可以提高电池的循环稳定性，降低电池的自放电率。
这些措施都有助于减少电池的火灾和爆炸风险。
三、锂电池无机添加剂的应用锂电池无机添加剂广泛应用于各种类型的锂电池中。
在移动电子设备领域，锂电池是主要的电源选择，无机添加剂的性能优化对电池的使用寿命、充放电速率和安全性有着至关重要的影响。
锂电池中的物质
锂电池中的物质锂电池是一种采用锂金属或锂化合物为负极材料的电池，已成为现代电子产品和电动工具中常见的电源选择。
锂电池的性能和安全性取决于其中的物质组成。
本文将介绍锂电池中的主要物质及其作用。
1. 锂金属：锂电池的负极材料通常采用锂金属。
锂金属具有较低的密度和较高的电负性，能够提供高能量密度和较高的电压。
然而，锂金属的活性较高，易与电解液中的物质反应，导致电池发生短路或过热等安全问题。
2. 锂离子盐：锂离子盐是锂电池中的重要组成部分，常见的有锂钴酸锂（LiCoO2）、锂铁磷酸锂（LiFePO4）、锂镍钴锰酸锂（NMC）等。
锂离子盐的主要作用是提供锂离子，通过在正负极之间的迁移，实现电池的充放电过程。
3. 电解液：电解液是锂电池中的重要组成部分，通常是由有机溶剂和锂盐组成的。
电解液的主要作用是提供离子导电通道，使锂离子得以在正负极之间迁移。
同时，电解液还能够稳定电池的电化学性能，并帮助调节电池的温度。
4. 正极材料：锂电池的正极材料通常是锂离子盐的一种化合物，如锂钴酸锂（LiCoO2），锂铁磷酸锂（LiFePO4）等。
正极材料的主要作用是接收锂离子并嵌入其晶格结构中，实现电池的充放电过程。
正极材料的选择影响着锂电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
5. 负极材料：锂电池的负极材料通常是由碳材料（如石墨）组成，其中嵌入了锂离子。
负极材料的主要作用是接收和释放锂离子，实现电池的充放电过程。
负极材料的性能直接影响着电池的循环寿命和充放电效率。
6. 隔膜：隔膜是锂电池中的关键组件，用于隔离正负极，防止短路和电池内部的反应。
隔膜通常由聚合物材料制成，具有较好的离子导电性和机械强度。
隔膜的选择和设计对电池的性能和安全性起着重要作用。
7. 电解质添加剂：为了改善锂电池的性能，一些电解质添加剂常被引入到电解液中。
这些添加剂可以提高电池的循环寿命、提高电池的功率密度、改善电池的低温性能等。
常见的电解质添加剂有抑制剂、稳定剂、界面剂等。
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第23卷第2/3期2011年3月化 学 进 展PROGRESS IN CHEMISTRYVol.23No.2/3 Mar.,2011 收稿:2010年10月,收修改稿:2010年11月 ∗Corresponding author e⁃mail:qiuwh@硼基锂盐电解质在锂离子电池中的应用仇卫华∗ 阎 坤 连 芳 乔亚非(北京科技大学材料科学与工程学院 100083)摘 要 电解质材料是锂离子电池的关键材料之一,它直接影响电池的性能。
新型硼酸锂盐由于种类繁多且环境友好而越来越引起人们的重视。
双草酸硼酸锂(LiBOB )是一种新型的锂盐,具有很好的成膜性能和热稳定性,是一种很有潜力替代现有商品化锂盐LiPF 6的物质。
本文介绍了近期新型硼基锂盐的发展状况,归纳了LiBOB 基电解质的研究概况,综述了影响LiBOB 基电解质的因素,讨论了LiBOB 与正负极材料的相容性,并对LiBOB 基聚合物电解质和LiBOB 塑晶电解质的应用进行了介绍。
关键词 锂离子电池 电解质 双草酸硼酸锂中图分类号:O646.1;TM912.9 文献标识码:A 文章编号:1005⁃281X(2011)02/3⁃0357⁃09Application of Boron⁃Based Lithium Salt for Li⁃Ion BatteryQiu Weihua ∗ Yan Kun Lian Fang Qiao Yafei(School of Material Science and Engineering,University of Science &Technology Beijing,Beijing 100083,China)Abstract Electrolyte is considered as one of the key materials to decide the performance of Li⁃ion batteries.Novel boron⁃based lithium salts have attracted people’s interests because of its varieties and environmental⁃friendly property.Lithium bis(oxalato)borate (LiBOB),as one of boron⁃based lithium salts,is believed to be a candidatefor commercial LiPF 6due to its good film⁃forming property and high thermal stability.In the paper,the new development of boron⁃based lithium salts is introduced,and LiBOB is also evaluated as lithium salt of electrolyte for Li⁃ion battery.The main influencing factors of LiBOB⁃based electrolyte are summarized.Especially,it has focusedon the compatibility of LiBOB⁃based electrolyte with anode and metal oxide cathode.The application of LiBOB⁃based polymer electrolyte and LiBOB plastic chip electrolyte are introduced.Key words Li⁃ion battery;electrolyte;lithium bis(oxalato)borate(LiBOB)Contents1 Introduction2 Boron⁃based lithium salt 3 LiBOB⁃based electrolyte3.1 The crystal structure of LiBOB and its solvates 3.2 Research on LiBOB⁃based electrolyte3.3 The compatibility of LiBOB⁃based electrolyte with cathode,anode and current collector4 The application of LiBOB in ionic liquids andpolymer electrolytes5 Conclusion1 引言锂离子电池作为高比能化学电源已广泛用于移动通讯、笔记本电脑等便携仪器仪表等领域,也是各国大力研究的电动车、空间电源的首选配套电源,成为可替代能源的首选。
电解质是电池的重要组成部分,在电极正负极之间起着输送和传导电流的作用,是连接正负极的·358 ·化 学 进 展第23卷桥梁。
在锂离子电池中电解质的性能更是大大影响着锂离子电池的性能,如电池的安全性能、循环性能、倍率充放电性能及储存性能等。
电解质盐作为锂离子电解质的主要组分之一,直接影响着锂离子电池的工作性能。
应用于电池中理想的锂盐应该是廉价、容易制备和环境友好的。
电解质锂盐必须在有机溶剂中易于解离,具有高的离子导电性,很好的热稳定性和化学稳定性,电化学稳定窗口宽,使用温度范围宽,同时与正负极材料和集流体有很好的匹配性和安全性。
在锂离子电池发展过程中,多种锂盐被研究和使用,如LiClO4, LiAsF6,LiBF4,LiCF3SO3和LiN(SO2CF3)2。
然而每一种盐用于商业化锂离子电池中都会存在一定的问题,并因此使其发展受到一定的阻碍。
像LiClO4与一些溶剂如二氧戊环混合极容易爆炸,安全性能不好;LiAsF6具有毒性,污染环境,因此被逐渐淘汰[1];虽然LiBF4有较好的低温性能[2],但在碳酸酯电解液中其电导率不高[3];LiCF3SO3和LiN(SO2CF3)2在低介电常数的溶剂中溶解度较低,在有机溶剂中的电导率低,而且会腐蚀锂离子电池的正极集流体铝箔[4],因此限制了其在锂离子电池中的使用。
目前商品锂离子电池所用的锂盐为LiPF6,它之所以能在锂离子电池中应用近20年是因为LiPF6相对于其他盐有较好的综合性能,例如LiPF6在碳酸酯类溶剂(如碳酸乙烯酯(EC)⁃碳酸二甲酯(DMC)⁃碳酸二乙酯(DEC)等)中有着好的溶解性;由这些组分组成的电解质有着高的离子电导率;在铝集流体上能形成致密的钝化膜,在室温条件下电池有着良好的循环性能。
然而LiPF6也存在一系列的问题,如热稳定性不好,高温下会分解成LiF和PF5,由此会在电极表面引发不利的反应[5,6];除此之外,LiPF6和PF5与溶剂中残余水反应,会形成HF,也会对电池性能带来有不利的影响:LiPF6‗‗⥫⥬LiF+PF5(1)LiPF6+H2O__→POF3+LiF+2HF(2)PF5+H2O__→POF3+2HF(3) 另外产生的LiF会沉积在电极的表面,引起电池/电解质界面高阻抗并阻碍Li+的嵌入和脱出,导致电池容量的衰减[7]。
反应产生的HF会造成正极材料中过渡金属离子的溶解和迁移,因而导致材料结构的变化和电池容量的衰减[8]。
除此之外,制备电池级LiPF6的条件也是十分苛刻的。
虽然近几年人们已经很清楚地意识到LiPF6给锂离子电池带来了很多负面影响,但是到目前为止还没有其他更合适的盐能用于锂离子电池中。
因此,开发高性能锂离子电池,新型锂盐的研究是关键之一。
圆摇硼酸锂盐目前人们希望能够找到性能更优异的、更环保并且能够代替现有锂盐LiPF6的新物质来提高锂离子电池的性能。
近年来在锂盐的研究中,新型硼酸锂盐由于种类繁多且环境友好而越来越引起人们的重视。
这类锂盐多以硼为中心原子,与含氧的配位体相结合,形成一个大π共轭体系,分散了中心离子的负电荷,使阴离子更加稳定的同时又减小了阴阳离子的相互吸引力。
这样可以减小锂盐的晶格能,削弱正负离子间的相互作用,增大锂盐在溶剂中的溶解度和提高电解液的电导率,这种锂盐具有宽的电化学稳定窗口和高的稳定性。
另外,配合物阴离子中一般不含有—OH,—Cl和—Br等强极性基团,避免了这些基团在负极表面的还原[9]。
根据硼原子上所连接的取代基不同,可以分为芳基硼酸锂和烷基硼酸锂。
芳基硼酸锂[10,11]在结构中含有数目不等的芳香基团,包括双(邻苯二酚)硼酸锂(LBBB)、双(2,3⁃萘二酚)硼酸锂(LBNB)、双(2, 2′⁃联苯二氧基)硼酸锂(LBBPB)、二(水杨酸)硼酸锂(LBSB)、二(2,3⁃吡啶二氧基)硼酸锂(LBPB)[12]等。
由于芳基硼酸锂的氧化分解电压都在3.5—4.0V之间,这使得其应用于锂离子电池体系还有一定差距,需要进一步研究。
烷基硼酸锂有双丙二酸硼酸锂(LiBMB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、丙二酸草酸硼酸锂(LiMOB),LiBMB结构中比LiBOB多两个亚甲基。
这些盐相对于LiPF6都具有较高的热稳定性,LiBOB的分解温度最高为302℃,LiBMB分解温度最低为245℃,LiMOB分解温度介于二者之间为273℃。
2006年,Zhang[13]首先报道了一种新型电解质盐———草酸二氟硼酸锂(LiODFB),它结合了双草酸硼酸锂(LiBOB)和LiBF4的优点,在较宽的温度范围内有较优的离子电导率,对电极集流体材料Cu 箔和Al箔都具有很好的电化学稳定性;在碳酸丙烯酯(PC)含量较高的电解液中能在碳负极上形成有效的SEI膜,因而提高了电池的循环性能;LiODFB 不仅支持锂离子电池在高温下工作,而且它的低温性能和高倍率性能都得到提高;当温度高于10℃时,3种锂盐的电导率顺序为:LiBOB>LiODFB>第2/3期仇卫华等 硼基锂盐电解质在锂离子电池中的应用·359 ·LiBF 4,而当温度低于-30℃时,顺序则变为LiBF 4≈LiODFB >LiBOB。
以1.0mol·L -1LiODFB⁃PC /EC /碳酸甲乙酯(EMC)(3∶3∶4)为电解液,组装石墨/LiNi 0.80Co 0.15Al 0.05O 2电池,以0.5C 倍率进行充放电测试,发现即使在-30℃,其容量仍可保持在20℃时的65%以上。
LiODFB 可以提高电池在滥用条件下的安全性,但是它的热分解温度低于其他两种盐,为240℃。
对于LiODFB 的研究才刚刚起步,很多细节性的工作还需要深入研究。