140
℃加热 3 小时;然后在 240~280℃之间加热 6 小时。将固相反应法
制备的 LiBOB 与有机溶液反应法制备的 LiBOB 进行比较,固相合成方
法不仅更简单、环保,适用于工业化生产,而且能够得到性能更佳的产
品。合成得到的 LiBOB 具有很好的热稳定性,能够稳定存在到 300
℃,
远高于常用锂盐 LiPF
6
。LiBOB 在电解液中的分解电压大于 4.5V,电化
学稳定性高于 LiPF
6
和 LiClO
4
,适合作为锂离子电池电解质盐使用。
将 LiBOB 电解液使用在 LiCoO
2
、LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O
2
及 LiMn
2
O
4
正极
材料中,电池均具有很好的性能。LiBOB 尤其适用于 LiMn
2
O
4
作正极的
电池体系,常用锂盐 LiPF
6
在高温下不稳定,很容易分解产生腐蚀性极
强的物质 HF,导致 LiMn
2
O
4
正极材料中 Mn 的溶解,使容量迅速衰减 。
LiBOB 分子结构中不含有 F 元素,而且具有很好的热稳定性和很独特
的成膜性能,更适用于 LiMn
2
O
4
体系。本文研究了 LiBOB 电解液在
LiMn
2
O
4
电池中的常温和高温应用性能,并与 LiPF
6
电解液进行了比较。
结果表明,30
℃时,LiBOB 电解液的倍率性能与 LiPF
6
电解液差不多,
60
℃ 时 , LiBOB 电 解 液 的 倍 率 性 能 高 于 LiPF
6
电 解 液 , 此 外 , 0.8
mol
⋅
L
-1
LiBOB EC/EMC/DEC (1:1:1) 电解液在 30
℃和 60℃都具有很高
的循环性能,电池循环 100 次,容量保持率分别为 91.7%和 90.5%,电
池性能优于 LiPF
6
电解液。
此外,还研究了 LiBOB 电解液与石墨负极材料配合使用的情况,
使用 LiBOB 电解液,在电池的首次放电曲线上,可以观察到在电压为
1.7V 左右处出现一个小平台,在随后的循环中,这个平台消失。若采用
LiPF
6
作电解质锂盐,将不会出现这个小平台。说明这个平台的出现与
LiBOB 密切相关。电池性能测试表明,在常温小电流充放电和高温
(60
℃和 80℃)下,电池具有较高的容量和很好的循环性能,但是在
常温大电流充放电的情况下,电池的性能不佳。为了提高 LiBOB 电解液
在 Li/石墨电池中的倍率性能,配制了 LiBOB 与 LiPF
6
组成的混合电解
液,测定了混合电解液在不同温度下的电导率,并研究了其在 Li/石墨
电池中的应用性能。LiBOB 电解液在 Li/石墨 电池中的应用性能不仅与
LiBOB 电解液的电导率有关,与其它因素也密切相关。一种可能的原因
是 LiBOB 的分子体积远大于 LiPF
6
,因此 LiBOB 电解液的粘度相对较
大,在常温下对于极片和隔膜的浸润性不好,因此电池的容量性能不
佳。另一个可能的原因是 LiBOB 参与了负极表面 SEI 膜的形成,使用在
Li/石墨电池中时,在锂片和石墨表面均形成了钝化膜,导致电池的极
化增大,电池的放电容量和倍率性能都不佳。为了进一步证实这种可能
性,我们又研究了 LiBOB 电解液在 LiCoO
2
/石墨全电池中的应用性能。
将 LiBOB 电解液用于 LiCoO
2
/石墨全电池中,放电容量和循环性能都
有很大改观,50 次循环后,容量保持率能够稳定在 95.7%,高于使用
LiPF
6
电解液的电池。
通常碳酸丙烯酯(PC)在电池充放电过程中会随 Li
+
共同嵌入石墨