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电解质体系在锂离子电池中起着在正、负极之间输送离子传导电流的作用,是完成电化学反应不可或缺的部分。LiBF4基电解质因具有热稳定性较好,对环境水分不太敏感,能有效的防止Al集电极的腐蚀等优点,而成为最有可能替代现有锂离子电池电解质LiPF6的锂盐之一。
目前制备四氟硼酸锂的方法主要有水溶液法、固相-气相法和非水溶液法。现在基本采用非水溶液法制备LiBF4,但由于其通常采用醚类有机溶剂,故而使这种方法的使用受到限制。水溶液法可以利用盐湖初级锂盐产品,成本低,而且生产过程能耗低、环境友好,但是容易导致在干燥的过程中固体熔融、包裹,影响脱水的效果,降低了合成的四氟硼酸锂的纯度,而且由于采用了大量乙醇作为重结晶溶剂,对环境有一定的污染,且提高了生产的成本。
以H3BO3、HF和Li2CO3为原料采用水溶液法制备了LiBF4水溶液,然后浓缩、结晶后得到含结晶水的LiBF4,最后经阶梯式升温真空脱水得到LiBF4产品。提出了完整的LiBF4的红外光谱基频振动峰以及LiBF4热分解动力学过程,并提出了LiBE4晶面参数的参考值。采用Gaussian03和Material Studio进行了一些量子化学试计算。对HF与H3BO3反应的过程提出了分四步进行反应的假设,对这个反应的第一步进行了过渡态计算;并对LiBF4的XRD谱图进行了模拟。
计算结果帮助了解了反应过程、确认了产物,进一步地帮助选择反应条件。红外光谱基频峰的完善和晶面参数的提出不仅有助于理解脱水的过程,而且为对LiBF4电解质溶液进行研究奠定了基础。