双草酸硼酸锂LiBOB电解质性能研究

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1、双草酸硼酸锂（LiBOB）电解质性能研究仇卫华1，刘兴江2，邢桃峰1，黄佳原，连芳11北京科技大学材料科学与工程学院，北京，1000832中国电子科技集团天津电源研究所，天津，3003812009-10-171引言化学电源锂离子电池存在的问题随着电子技术、能源、交通、国防等领域的高速发展，人们对高能量密度、长寿命、高安全性、廉价、环境友好的高性能化学电源的需求更加迫切起来。锂离子电池高的工作电压高、能量密度，长的循环寿命和小的自放电率等优点，成为目前所有电池产品中最有前途的体系之一。但锂离子电池被用作动力电源时

2、还存在一定的问题，如大功率充放电性能有待提高，成本问题，安全性问题等。改进锂离子电池关键材料的性能！正极电解质负极有机溶剂锂盐碳酸酯类羧酸酯类醚类LiPF6EC+共溶剂锂离子电池电解液LiPF6和EC基电解液存在的问题对水敏感，水解产物HF腐蚀电极热稳定性差高温性能不理想EC的熔点较高，低温性能不理想需要寻找新型锂盐来替代LiPF6，以获取更好的电解液性能制备条件苛刻，污染严重新型锂盐双草酸硼酸锂-LiBOB很好的热稳定性，热分解温度较高可达300oC——增强了电池的安全性；不含有F元素，不会产生HF腐蚀电极材料

3、及集流体，提高了电池的循环寿命，——降低了电池的成本；能够在碳负极表面形成较稳定的SEI膜，可以在纯PC溶剂中使用，——拓宽了电池使用温度范围；合成原料廉价易得，制备工艺简单，对环境友好。B.Yu,W.Qiuetal./J.ofPoowerSources166(2007)499-502高温下电解液1mol·L-1LiPF6EC/EMC(1:1)与1mol·L-1LiBOBEC/EMC(1:1)在LiNiO2/C电池中的放电容量比较XuK,ZhangSS,JowTR,etal.ElectrochemicalandS

4、olid-StateLetters,2002,5(1):A26~A29各种锂盐在PC中配制成1mol·L-1的电解液，在Li/C半电池中的充放电曲线JowTR,DingMS,XuK,etal.J.PowerSources,2003,119~121:343~348S.Wang,W.Qiuetal./ElectrochimicaActa52(2007)4907-4910LiBOB基电解液存在的问题LiBOB溶解度以及电导率都低于LiPF6，电池高倍率放电特性不好；有很强的吸湿性，空气和溶剂中的杂质会影响LiBOB基电

5、解液的性能LiBOB+EC+共溶剂在同样的碳酸酯类溶剂体系中，LiBOB电解液的低温性能也不如LiPF61.寻找适合LiBOB盐的新溶剂体系;2.寻找LiBOB的稳定剂。▼S.Wang,W.Qiuetal./ElectrochimicaActa52(2007)4907-4910TheConductivitiesof0.7mol/lLiBOBEC/PC/DMC/EMCelectrolytesat20℃TheConductivitiesof0.7mol/lLiBOBEC/PC/DMC/EMCelectrolytesa

6、t60℃▼锂盐与水反应的热力学计算商品化锂盐LiPF6对水比较敏感，容易水解，在与大气的水或溶剂的残余水接触时，会发生如下反应。（式1）（式2）+++++与LiPF6相似，新型锂盐LiBOB容易水解，水解反应式如下：反应的能量变化及吉布斯自由能变化（298.15K）（式3）+++ΔE/kJ·mol-1ΔG/kJ·mol-1式(1)-2.424-0.470式(2)-65.444-28.688式(3)-112.783-62.952▼2.提高LiBOB在电解液中溶解度和电导率表1在锂离子电池中常用的溶剂Boili

7、ngpoint/℃Freezingpoint/℃Flashingpoint/℃Dielectricconstantat25℃Viscosityat25℃(mPa-1s-1)EC24437143901.9(40℃)PC238-49128662.51DMC903183.10.59EMC108-55232.90.65DEC127-43252.80.75GBL204-44101421.72.1LiBOB在GBL基电解液中的性能图11.5MLiBOB-GBL，1.5MLiPF6-GBL以及0.7MLiBOB-EC/DEC(

8、1:1,wt.)电解液电导率随温度的变化规律1。溶解度测试：2。电导率测试：GBLPCLiBOB溶解度2.6M1.5M图2.电解液粘度随LiBOB浓度的变化电解液浓度(mol/L)粘度(mPas)(27ºC)0.22.060.42.540.83.891.25.631.613.1表2.LiBOB-GBL粘度3。粘度图3室温条件下SS/0.8MLiBOB-GBL/SS电池的循