六氟磷酸鋰（LiPF₆）基電解液對水份敏感、易受熱分解釋放腐蝕性氣體等問題是限制鋰離子電池發(fā)展的主要原因之一。開發(fā)LiPF₆的替代鋰鹽成為當(dāng)下迫切的任務(wù)。在眾多新型鋰鹽中,雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）以其優(yōu)異的性能發(fā)展成為備受人們關(guān)注的鋰鹽。其腐蝕正極集流體鋁箔的問題,限制了在鋰離子電池中的使用。研究表明,在LiFSI基電解液中加入能鈍化鋁箔的鋰鹽如雙草酸硼酸鋰（LiBOB）可有效抑制室溫下的鋁箔腐蝕。但是動力鋰離子電池的發(fā)展要求電解液耐受45℃以上的惡劣環(huán)境,因此有必要對高溫下LiFSI基電解液對鋁箔的腐蝕行為進(jìn)行研究。論文主要包括三部分內(nèi)容:（1）LiFSI的合成。以NH₂SO₃H、SOCl₂、ClSO₃H為原料合成前驅(qū)體雙氯磺酰亞胺（HN（SO₂Cl）₂）,接著通過與SbF₃反應(yīng)得到雙氟磺酰亞胺（HN（SO₂F）₂）。在乙腈中HN（SO

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池形狀和結(jié)構(gòu)示意圖：（a）圓柱形，（b）方形，（c）扣式[2]

鋰離子電池工作原理[5]

工程碩士學(xué)位論文7ClSO3H、和SOCl2為原料在120℃可一鍋合成HN(SO2Cl)2，該法合成條件溫和且原料來源廣。雙氟磺酰亞胺中間體通過氟化雙氯磺酰亞胺中間體得到。Krumm等[30]用SbF3在室溫條件下便完成氟化，該法反應(yīng)條件溫和，使用較多。關(guān)于最后一步成鹽，Beran等提出在硝基甲烷中回流雙氟磺酰亞胺和KF即可得到KFSI，KFSI和LiClO4在乙腈中發(fā)生離子交換得到LiFSI[31]。韓[32]通過HFSI和K2CO3在乙腈中的中和反應(yīng)制得KFSI，然后通過和LiClO4發(fā)生離子交換得到LiFSI。1.5.2鋁箔腐蝕機(jī)理圖1.3鋁箔在LiFSI基電解液中的腐蝕機(jī)理示意圖[37]Fig.1.3CorrosionmechanismofaluminumfoilinLiFSIbasedelectrolyte[37]正極集流體鋁箔的腐蝕是限制LiFSI電解質(zhì)鋰鹽在鋰離子電池電解液中應(yīng)用的主要因素，因此研究其對鋁集流體的腐蝕機(jī)理和抑制腐蝕對鋰離子電池的發(fā)展有重要的意義。關(guān)于LiFSI基電解液對正極集流體鋁箔腐蝕的研究始于LiTFSI。LiTFSI最初由Foropoulos等[33]提出，于1995年，3M公司嘗試著將其進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化并應(yīng)用于鋰離子電池電解液中，結(jié)果以失敗告終。失敗的原因在于充放電過程中鋁箔發(fā)生了腐蝕。為了解決這個問題，人們對其腐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究[34]。得到了廣泛認(rèn)可的說法是腐蝕產(chǎn)物Al(TFSI)3溶解機(jī)理，這種說法認(rèn)為鋁箔表面的生成的Al(TFSI)3在有機(jī)溶劑中有較大的溶解度，當(dāng)其溶解于電解液中，其覆蓋的新鮮的鋁就會暴露出來，而且新暴露出來的鋁具有更高的反應(yīng)活性，因此更容易被腐蝕生成Al(TFSI)3，Al(TFSI)3繼續(xù)溶于電解液中，如此造成鋁集流體的持續(xù)消耗。在鋁表面生成Al(TFSI)3而不是其它在電解液中不溶的化合物如AlF3等的原因在于TFSI-陰離子的耐氧化性。這種說法可能是受到了鋁集流體在LiPF6基電解液中保持穩(wěn)定的啟發(fā)。因為鋁在Li

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
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[2]鋰離子電池高鎳三元正極材料的合成、表征與改性研究[D]. 唐仲豐.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]氟磺酰亞胺堿金屬鹽和離子液體：合成、表征以及在鋰離子電池中的應(yīng)用[D]. 韓鴻波.華中科技大學(xué) 2012

碩士論文
[1]高電位正極材料LiNi0.5Mn1.5O4的制備及其改性研究[D]. 王江.南京航空航天大學(xué) 2018
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[3]雙氟磺酰亞胺鋰電解液與鋁正集流體的界面電化學(xué)行為的研究[D]. 馬國華.華中科技大學(xué) 2017
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本文編號：3555024