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六甲基二硅胺烷作为锂离子电池电解液稳定剂的研究

2011-07-25胡立新陈晓琴

化学与生物工程 2011年2期

胡立新,王 超,陈晓琴,程 乾

(湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北 武汉 430068)

锂离子电池作为新能源具有比能量高、工作电压高、应用范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势,现已在多个领域中逐步取代传统的电池,应用广泛。因此,锂离子电池在现代电化学中备受关注[1~4]。

非水电解液是锂离子二次电池的重要组成部分,在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用,对电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等至关重要[5]。在锂离子电池电解液的生产、储存过程中,由于以下许多原因,会导致电解液中水分、游离酸偏高,影响电池的性能[6]:(1)干燥环境劣化;(2)储存设备密封性能差;(3)使用溶剂水分偏高;(4)锂盐水分和游离酸偏高;(5)其它原因。非水电解液对游离酸、水分含量的要求较高,由于锂离子电池的电压高达3~4 V,而水的分解电压仅为1.23 V[7],若电解液中含有较多水分,在高电压充放电下分解,会造成电池性能劣化;而电解液中游离酸过高,也会影响电池性能,如氢氟酸会与锂离子形成LiF,导致充放电过程中负极界面形成阻隔,电池内阻增大,影响到负极材料锂离子的正常嵌入和脱嵌。Xu[8]报道,LiPF6溶于电解液后会发生如下反应:

(1)

未电离的LiPF6不稳定,继续分解产生LiF和PF5,PF5与电解液中的H2O发生反应:

LiPF6→LiF+PF5

(2)

PF5+H2O→POF3+2HF

(3)

研究表明,用六甲基二硅胺烷(HMDS)吸收电解液中微量的水,能有效抑制LiPF6的分解[9]。

作者在锂离子电池电解液中添加HMDS作为稳定剂,考察了HMDS对电解液物理指标及电池电化学性能的影响。……

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