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新型锂盐电解液添加剂

          功能电解液添加剂是影响锂电池电化学性能(能量密度、功率密度、循环性能)的一种关键性材料,主要有成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、改善高低温性能的添加剂等。这些添加剂有含有不饱和键的有机物、含P/N/F/S的化合物、新型锂盐等。下面我们逐一介绍下几种新型锂盐及相应功能。

二草酸硼酸锂(LiBOB

LiBOB

LiBOB是首个无氟锂盐,1999年,首次报道于Metallgesellschaft AG发表的一篇德国专利[1]。后期,研究人员发现LiBOB有较好的高温稳定性(分解温度为302 °C),其配成的电解液具有很好的高温稳定性;LiBOB成膜性能很好,能够在纯PC电解液中稳定石墨负极,形成均匀低阻抗的SEI膜,提高锂离子电池的循环寿命。LiBOB作为添加剂可以提升电解液的高温和循环性能。

双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI

    LiFSI有较好的高温稳定性,热分解温度高于200 °C,较好的水稳定性,在有少量水分存在情况下,不会释放HF气体。研究发现高纯度LiFSI的碳酸酯电解液在3-5 V vs. Li+/Li的高电势下都不会腐蚀铝集流器,能在4.2 V vs. Li+/Li形成铝钝化层。通过少量添加LiFSI,可以提高锂电池的循环性能、充放电性能、低温性能及抑制高温下电池的膨胀。

双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI

LiTFSI具有良好的热稳定性和化学稳定性,分解温度高达370 °C, 具有良好的水稳定性,遇水不会生成HFSharova等人研究发现[2],电解液中添加2wt%LiTFSI,可以有效提升LiFePO4/石墨电池的循环性能,这主要是受益于添加LiTFI后,石墨负极表面形成的SEI膜的LiF更多,SEI膜更薄且更稳定,从而减少电解液的分解、降低了界面电阻。Sharova等人实验结果表明LiTFSI添加剂更加适合在常温下使用。  

二氟磷酸锂 (LiPO2F2)

二氟磷酸锂作为一种含磷型锂盐,研究发现其和VC结合使用可以提升锂电池的倍率性能和循环稳定性。二氟磷酸锂作为单一添加剂能够提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨电池的低温性能[3]。另外,Yang等人发现二氟磷酸锂可以在阴极表面形成膜,有效提升LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2电极在室温或高温下的循环性能[4]

相关链接:

                 LiBOB

                 LiFSI

                 LiTFSI 

参考文献:

[1] Lischka U , Wietelmann U , Wegner M, Lithium bis(oxalato)borate, method for its production and application, DE19829030C1, 1999.

[2] V. Sharova, A. Moretti, et al. Comparative study of imide-based Li salts as electrolyte additives for Li-ion batteries: Journal of Power sources, 2018, 375, 43-52.

[3] B. Yang, H. Zhang, et al., Lithium difluorophosphate as an additive to improve the low temperature performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/graphite cell: Electrochimica Acta, 2016, 221(10), 107-114.

[4]W. Zhao, Y. Ji, Y. Yang, et al. Recent advances in the research of functional electrolyte additives for lithium-ion batteries, Current Opinion in Electrochemistry, 2017, 6, 84-91.

 

本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑