双氟磺酰亚胺锂电解液与铝正集流体的界面电化学行为的研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinhongtao2009
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近年来,随着锂离子电池作为动力电源大规模应用于电动汽车领域,电解液与正极集流体铝箔的界面电化学行为成为研究热点。动力电池组是由很多单体电池串并联组成,在长期的使用中,单体电池之间的细微差别会被积累放大,不可避免造成个别电池的过充而引起铝箔被腐蚀。大量研究表明,电解液中锂盐的种类对铝箔腐蚀有很大的影响。双氟磺酰亚胺锂(Li[N(SO2F)2],LiFSI)具有热稳定性高、耐水解性能好、电导率高、与电极材料相容性好等优点,是取代LiPF6的最有前景的锂盐之一。但关于其对正极集流体铝箔的腐蚀存在争议,其原因主要是LiFSI的制备和提纯难度较大,而且痕量的杂质对其铝箔腐蚀性能有重要影响。含氟磺酰亚胺碱金属盐的制备一般都要经过含氟磺酰亚胺超酸和碱金属碳酸盐的酸碱中和反应,以及后续的加热真空除水干燥的过程。在这个过程中,双氟磺酰亚胺阴离子FSI-与碱或与水高温作用下易分解产生杂质。为了研究分解产物对LiFSI铝箔腐蚀性能的影响,本文首此提出LiFSI在制备和提纯过程中可能的分解机理,并制备了分解产物,表征了其铝箔腐蚀性能。本论文主要包括两部分:(1)用KOH水溶液和KFSI作用来模拟FSI-阴离子的分解,通过实验现象及NMR分析,表明分解产物中含有NH2SO3-、FSO3-、SO42-,并提出了FSI-可能的分解机理。(2)制备了NH2SO3Li和FSO3Li,采用重量法简单测定了它们和Li2SO4在混合碳酸酯(EC/DEC(1:1,v/v))溶剂中的室温溶解度;用循环伏安法表征了LiFSI和其分解产物NH2SO3Li、FSO3Li和Li2SO4的铝箔腐蚀电位;对铝箔恒电位阳极极化,进一步研究了电解液与铝箔在高电位(4.2 V vs.Li/Li+)下长时间的相互作用,并用电化学交流阻抗法表征了阳极极化前后铝箔的界面变化。结果表明LiFSI中痕量(>50 ppm)杂质FSO3Li是引起LiFSI腐蚀铝箔的原因。
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