论文部分内容阅读
在本论文中，合成了一系列醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体，系统性地研究与分析了它们的物理化学性质，并选取一些物性良好的应用到Li/LiFePO4电池中。 制备了23种1,3-二烷基咪唑类离子液体，系统性地研究了这类离子液体的物理化学性质，并与三种典型的不含功能化基团的1,3-二烷基咪唑类离子液体对比。DSC测试的结果表面所有23种醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体的熔点都要小于-60℃。这些离子液体的热分解温度在260℃到400℃的范围内，其中IM2o1-R系列和IM2o2-R系列离子液体的热分解温度与不含醚基的IMm-R系列十分接近，显示了良好的热稳定性。所有醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体的粘度均小于60 mPa s，其中IM2o2-2-TFSA在25℃时的粘度为31.3 mPa s，低于含有EMI+阳离子的EMI-TFSA（34.1 mPa s）。引入烷氧基乙基基团到1,3-二烷基咪唑阳离子中，比引入烷氧基甲基基团能更有效地降低粘度。所有醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体在25℃时的电导率都大于2.3 mS cm-1，其中IM2o1-2-TFSA的室温电导率是5.12 mS cm-1。在25℃到80℃的温度范围内，所有1,3-二烷基咪唑类离子液体的粘度和电导率与温度的对应关系都能很好的符合 VTF方程模型。大多数合成的醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体的电化学窗口值都在4.0 V到4.2 V的范围内，与不含醚基的咪唑类离子液体接近。 选取三种醚基功能化1,3-二烷基咪唑类离子液体加上EMI-TFSA，PMI-TFSA和BMI-TFSA加入0.6 mol kg-1LiTFSA配制成电解质，测试了电解质的粘度和电导率。采用锂对称电池和交流阻抗法测试其对金属锂的稳定性和界面效应。IM2o1-2-TFSA，IM2o2-2-TFSA与IM2o1-2o1-TFSA电解质的Li/LiFePO4电池在50次循环后的容量保持率分别为98.1％，97.3%和99.1%。IM2o2-2-TFSA电解质显示了优异的倍率性能，其在1 C、2 C、3 C时的放电容量分别为146.4mAh g-1，127.6mAh g-1，61.5 mAh g-1。引入醚基到1,3-二烷基咪唑类离子液体阳离子中可以有效地改善其在Li/LiFePO4电池中的循环性能和倍率性能。