基于新型硼系锂盐的锂动力电池电解质溶液热力学及动力学研究

The interaction of lithium ion-solvent and ion-ions in lithium ion power battery electrolyte is key factor and affects the battery performance. At present, more and more traditional electrolyte of lithium-ion battery can not meet the people's expectations and requirements for power battery in high power, safety and low temperature. Based on the molecular interactions and LiODFB molecular structure, this project plans to design and synthesis a series of new boron-lithium salts. According to the difference of temperature range and solubility of the single or multiple solvent, this project select and establish some new elecctrolyte systems matching lithium ion power battery. From different perspective, a comprehensive study of the new type boron-lithium salts in different solvents can be carried through. And the microstructure of elctrolyte solution, ion solvation, solvent and solute molecules associating behavior will be disscusion.By acquiring a new understanding of boron-lithium salts in electrolyte solution, the interaction law of ion-solvent and ion-ions in electrolyte solution, and the connection between solution microstructures and macro properties in new lithium electrolyte can be achieved.These results will help to improve the lithium power battery performance and provides a important theoretical support for the vehicle power battery.

锂动力电池电解液中离子-溶剂和离子-离子等复杂的微观相互作用是决定电解液乃至电池性能的根本所在。目前由传统锂盐构成的电解液越来越不能满足人们对锂动力电池高功率、高安全及低温的期望和要求。本项目拟根据分子间相互作用特点及硼系锂盐LiODFB分子结构，设计、合成系列新型硼系锂盐（11种），并根据非水溶剂单一或多元体系的液程温程及溶解度等特性，确立筛选与之匹配的电解质溶液新体系的方法。在此基础上，从不同角度全面考察新型锂盐在不同溶剂中的微观结构以及锂离子溶剂化、迁移扩散、缔合等微观行为，获得对电解质溶液结构及电解质溶液新体系中离子-溶剂和离子-离子等复杂相互作用的规律性的新认识，实现新型锂盐电解质溶液微观结构和宏观性质之间的关联，实现对电解质溶液体系的液程及温程进行一定程度的调控。为开发具有宽广液程及温程电解质溶液新体系，提高车用新型锂动力电池综合性能提供一定的理论支持。

本项目根据电解质溶液体系中对锂盐的基本要求，合成了系列硼系锂盐（LiBOB及LiODFB），并对其合成方法及提纯方法进行探索研究，实现了小批量制备。采用多种手段系统的考察了新型锂盐在不同非水溶剂中的溶解度，非水溶剂混合微观热力学行为，新型锂盐在非水溶剂中微观热力学行为，探讨了新型锂盐在电解质溶液体系中（单一溶剂及多元混合溶剂）锂离子溶剂化、迁移传输及电解质溶液结构等溶液化学基本问题，探寻了新型锂盐电解质溶液体系中离子-离子和离子-溶剂等复杂相互作用行为模式以及相关新型电解质溶液用于模拟电池新体系的规律。研究中部分新型锂盐合成方面遇到困难。为了弥补不足，研究中还探索开展了离子液体电解质，高性能电极材料方面的研究工作，并且取得较好的成果。本项目属于电解质溶液新体系的探索性研究，考察了新型锂盐在非水溶剂中溶解特性，探讨电解质溶剂混合微观行为等溶液化学基本问题。其目标定位于研制一种新型锂盐电解质，可适用于锂离子电池等的热学、化学性能稳定、电化学性能优良及安全性高的复合电解质材料。在此基础上，本项目还分析了在极端环境（如高温）条件下进行完善改进，增强了新型电解质体系的应用性、改善了其安全性，对突破现有高能电源电解质的应用局限等方面进行了积极有效的探索，具有积极的科学意义。