離子液體體系碳微球SEI特性及鈦酸鋰包覆改性研究.pdf

1、鋰鹽/離子液體電解液普遍存在―電極浸潤性差‖、―離子液體陽離子共嵌‖、―鋰離子傳輸效率低‖等問題。適量有機溶劑的引入將在保證電解液具有一定抗燃安全性的基礎上對上述問題有所改善。本文以六氟磷酸鋰(LiPF6)作為鋰鹽,不同比例的N-甲基-N-丙基哌啶雙(三氟磺酰)亞胺鹽( PP13TFSI)和乙烯碳酸酯-碳酸二乙酯(EC-DEC)作為鋰鹽溶劑,將石墨化碳負極材料和配制的有機-離子液體混合電解液(LiPF6-PP13TFSI/EC-DEC)

2、作為研究對象,對比研究了 EC-DEC溶劑和碳材料結構對碳負極/離子液體電解液相界面膜(SEI膜)特性的影響。同時,針對碳負極材料在混合電解液中存在的界面阻抗高,首次不可逆容量大以及循環(huán)、倍率性能差等問題,制備了鈦酸鋰(Li4Ti5O12)包覆碳微球(CMB)復合電極材料(LTO-CMB),表征及探討了它們的電化學性能及增益機制。
　　1、碳負極/離子液體電解液SEI膜特性分析
　　利用 X-射線衍射、透射電鏡、紅外和拉曼光

3、譜等對比研究了典型離子液體電解液體系中CMB材料表面SEI膜特性。發(fā)現(xiàn):鋰鹽加入PP13TFSI后,部分PP13+發(fā)生了界面分解,形成了―阻塞型‖SEI膜;EC-DEC加入后,在一定程度上降低了電解液粘度,抑制了PP13+的界面反應,形成的SEI膜相對較薄,可使CMB表面有效鈍化。
　　2、碳材料結構對SEI膜特性的影響
　　運用循環(huán)伏安對比有機-離子液體混合電解液中不同碳材料的電化學行為;利用掃描電鏡和 X-射線衍射技術表

4、征不同碳材料的表面和結構特性。結果表明:相界面反應與石墨端面結構密切相關。與AG-360、NG-198相比,球形CMB材料端面插入點較為分散、比表面積較大,利于實現(xiàn)均勻的電極鈍化,表現(xiàn)出了積極的 Li+嵌脫行為和循環(huán)后相對穩(wěn)定的內(nèi)部結構,在離子液體電解液的應用中更具優(yōu)勢。
　　3、鈦酸鋰改性碳負極的離子液體電池應用
　　采用水熱工藝制備了Li4Ti5O12包覆量為2wt.％和5wt.％的復合電極材料。運用循環(huán)伏安和恒電流充放

5、電測試電化學性能,運用交流阻抗、X-射線衍射和掃描電鏡對比分析材料結構和表面特性。結果表明:Li4Ti5O12的包覆有效抑制了 PP13+和 EC-DEC界面反應,降低了材料首次不可逆容量,并提高了循環(huán)和倍率性能。0.7mol/kg40％PP13TFSI-EC/DEC電解液中,0.05C倍率首次庫侖效率由62.7％(CMB)分別提高到了63.5％(2wt.％LTO-CMB)、72.5％(5wt.％LTO-CMB)。循環(huán)后5wt.％LTO