论文部分内容阅读
电解质是所有电池以及电容器的重要组成部分之一,它在各个储能元件中都起着重要的作用。电解质一般填充在储能器件的正负极之间,是连接正负极材料的桥梁。电解质的性质直接影响着储能器件的各项性能指标,如:循环性能、倍率性能、充放电速率、使用温度等。同时电解质也很大程度的影响着这些储能器件的安全性以及制造成本。在对超级电容电池电解质的研究中,一般使用锂离子电池电解液或锂盐与电化学电容器电解质有机溶剂混合而成的的电解液。从研制适合超级电容电池、电化学电容器均可使用的电解液的角度出发,本论文制备并表征了一系列的以硼原子为中心原子的九种有机阴离子电解质锂盐,分别是双草酸硼酸锂(LiBOB)、双丙二酸硼酸锂(LiBMB)、双乙基丙二酸硼酸锂(LiBMB-A)、双正丁基丙二酸硼酸锂(LiBMB-B)、双正辛基丙二酸硼酸锂(LiBMB-C)、双1-甲基丙基丙二酸硼酸锂(LiBMB-D)和双2-甲基丙基丙二酸硼酸锂(LiBMB-D2)、双环戊基丙二酸硼酸锂(LiBMB-E)以及双环己基丙二酸硼酸锂(LiBMB-E2)。同时对溶剂体系进行了优化,并对电解质溶液的各项性能做了研究,得出以下结果:1、合成新型电解质锂盐以及电解质电导率研究。25℃时,电解质锂盐LiBOB配制的电解液电导率可达5.75mS/cm,电解质锂盐LiBMB及LiBMB-A电导率也可达到4.45mS/cm和3.09mS/cm。研究结果表明,2-取代双丙二酸硼酸锂衍生物电解质锂盐体系电解液电导率随着取代基碳原子数增加而降低,当取代基碳原子数较少时,这一降低趋势不显著,随着碳原子数的增加,电导率降低趋势明显增大。同时,当取代基碳原子数较少时,改变取代基的构型对其电解质电导率有显著影响;当取代基碳原子数增大到一定范围时,改变其构型对电解质电导率的影响不显著。2、电解质锂盐稳定性研究。热重测试以及电化学窗口测试表明,9种以硼原子为中心原子的有机阴离子电解质锂盐热稳定性以及电化学稳定性良好,其中热稳定性以及电化学稳定性最好的是LiBOB,其分解温度在250℃以上,电化学窗口为4.5V。研究结果表明,2-取代双丙二酸硼酸锂衍生物电解质锂盐化学稳定性随着取代基碳原子数增加而降低,但是降低幅度较小,电化学稳定性没有显著变化。同时,在取代基碳数较多时,改变其取代基构型对其稳定性影响较小。3、电解质溶剂优化研究。以电导率为指标,对一系列的溶剂比例进行了较为系统的优化。研究发现当碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)的体积比为3:3:4时,所制备的电解质锂盐表现出最好综合性质。同时,这一体系的溶剂也拥有较宽的液程以及良好的电化学性能。