加入LiFSI对电解液物化性能及对电池倍率性能造成哪些影响？.doc

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1、加入LiFSI对电解液物化性能及对电池倍率性能造成哪些影响？　　我们将LiFSI作为辅助锂盐，与LiPF6混合使用，充分发挥二者的优势，研究了LiFSI的加入对电解液物化性能、导离子性能的影响，及其对电池倍率性能的影响。　　电解质锂盐是锂离子电池电解液的重要组成部分，目前市场上广泛应用的是六氟磷酸锂LiPF6-碳酸酯电解液。LiPF6具有溶解性好、离子传导能力高、离子解离度高等优点，但是它热稳定性差、易水解生成HF，而HF是造成电池性能衰减的重要原因。因此，近些年人们一直在努力寻求性能更优异的新型锂盐来替代传统锂盐LiPF6。　　双亚胺锂Li

2、FSI是最近出现的比较热门的新型锂盐，因其具有比LiPF6更好的热稳定性、导离子能力及更高的锂离子迁移数，成为最有希望取代LiPF6应用于高性能锂离子电池中的锂盐。但是目前LiFSI的价格远远高于LiPF6，完全用它取代LiPF6作为主体锂盐用于电解液中的成本过高，商业化推广较难。我们将LiFSI作为辅助锂盐，与LiPF6混合使用，充分发挥二者的优势，研究了LiFSI的加入对电解液物化性能、导离子性能的影响，及其对电池倍率性能的影响。　　1、实验　　1.1电解液的配制及参数测定　　将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC

3、)和六氟磷酸锂(LiPF6)在氩气气氛[棕(H2O)times;10-6，棕(O2)OLEDODL32卡尔费休水分测定仪测试电解液的水含量，达到电池级使用标准[ω(H2O)≤1.5×10-5]的电解液才用于后续实验。　　在氩气气氛手套箱中，将装有电解液的烧杯置于控温(25±1)℃的油浴锅中，用乌氏黏度计(=0.5～0.6mm)连续测试电解液的运动黏度3次，取平均值;用DDS-307型电导率仪测试电解液的电导率。　　在氩气气氛的手套箱内，以金属锂为正、负极，Celgard2400膜为隔膜，添加自制电解液，组装不同电解液的两端Li不闭塞电池：Li

4、

5、电解液

6、Li电池。参照恒电位极化法，用SL1287+1260型联用电化学工作站测试电解液的Li+迁移数(+)。对电池施加10mV的电压D，起始电流I0下降至稳定状态的电流Iss，极化前、后电池电极电荷转移阻抗与钝化膜阻抗之和分别为Io、Iss。按式(1)计算t+。　　　　1.2LiFePO4/Li半电池的组装与性能测试　　按质量比8：1：1将磷酸铁锂(LiFePO4)、导电剂超级碳黑SuperP和聚偏氟乙烯(PVDF)混合均匀，再加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，搅拌成均匀的浆料，涂覆在20滋m厚的铝箔(99.9%)集流体上，在120℃下真空

7、(-0.1MPa，下同)干燥24h，再进行分切(=14mm)，制成LiFePO4电极(含4.32mg活性物质)。　　在氩气气氛手套箱中，以金属锂片为负极、LiFePO4电极为正极，组装CR2025扣式电池，用CHI660C型电化学工作站进行循环伏安和交流阻抗测试。循环伏安测试的电位为2.5～4.0V，扫描速率为0.1mV/s;交流阻抗测试的频率为105~10-2Hz，交流扰动电压为5mV。　　1.318650型电池的组装与性能测试　　按质量比91.0：1.0：2.0：1.5：4.5将LiFePO4、超级碳黑SuperP、导电石墨KS6、碳纳米

8、管(CNT)和PVDF混匀，然后加入NMP，搅拌成均匀的浆料，用转移式涂布机涂覆在铝箔集流体上，在120℃下真空干燥24h，再以8MPa的压力压成137滋m厚，分切成80cm×5.3cm的LiFePO4电极(含8.5g活性物质)。　　按质量比93：2：5将天然石墨(AGP)、超级碳黑SuperP和PVDF混匀，然后加入NMP，搅拌成均匀的浆料，用转移式涂布机涂覆在12滋m厚的铜箔(99.9%)集流体上，在120℃下真空干燥24h，再以11.5MPa的压力压成82滋m厚，分切成86cm×5.4cm的AGP电极(含5.0g活性物质)。　　根据Li

9、FePO4和AGP的比容量，设计正负极活性物质的质量配比及相应的电池工艺参数(负极容量约过量3%)。将制好的电极与Celgard2400膜卷绕成电芯，经装壳焊接、滚槽、85℃真空干燥24h、注液(6g)及密封等工艺，制成18650型实验电池。　　用5V/10A自动充放电仪对电池进行化成，以0.5A恒流充电至3.65V，转恒压充电至0.1A，静置10min后，以0.5A恒流放电至2.30V，循环3次。用恒流限压、恒压限流的充放电制度，在5V/20A自动充放电仪上进行倍率特性测试，电压为3.65～2.00V。　　2、结果与讨论　　2.1电解液电导

10、率、黏度及锂离子迁移数　　电导率是体现电解液离子传导能力的一个重要物化参数，在一定程度上反应了电解质中电流的传输速度和电池内部阻抗。在一定的温度下，电解液电导率与其