锂离子二次电池电解质LiDFOB及其低温电化学性能研究

新型锂离子二次电池电解质锂盐二氟乙二酸硼酸锂（简称LiDFOB）较好的低温性能、成膜性能、电化学稳定性和高的电导率等优点，是目前最有潜力替代常用LiPF6的电解质锂盐。本项目针对传统制备方法中存在的缺点，研究合成LiDFOB的新方法- - 油水两相法。巧妙利用原料、目的产物、副产物在不同溶剂中溶解度有差异的特点，将之应用到LiDFOB的合成中去。从思路上创新，提纯不仅仅限于得到纯的电解质锂盐LiDFOB固体，还包括一步直接得到符合锂电池电解质要求的纯度高的LiDFOB有机溶液，简化提纯步骤和提纯控制条件，降低操作难度、提高提纯过程中的回收率。通过筛选合适的低温电解质溶剂和配制出合格的低温电解质溶液，组装实验电池进行低温电导率及其低温电化学性能测试，对其与新型锂离子电池正极材料在相容性方面做初步探索，优化基于LiDFOB的低温电解质溶液体系，得到其变化规律以指导今后的研究和应用。

本项目针对LiDFOB在传统的制备方法上的不足和分析手段的匮乏，着重研究利用有机溶剂固相反应提高产物的产率及纯度，抑制副产物的生产；同时通过加入醚类析晶剂让LiDFOB与适当有机溶剂结晶的方式达到提纯的目的，提纯后产物的纯度可达到99.6%以上，可满足锂离子电池对电解质锂盐的要求。在分析测试方面，采用化学分析与仪器分析相结合的手段，对不同离子分别采用不同的、恰当的测试方法，找出了对该锂盐的主含量及杂质的分析手段，初步建立了一套针对该锂盐的分析测试方法，有效解决了目前针对该锂盐分析手段匮乏，分析方法单一的弊端。.本项目在对LiDFOB的提纯过程中，采取了结晶分离的手段，通过加入适当的有机溶剂及析晶剂，使LiDFOB与有机溶剂分子结晶析出。析出的晶体晶型单一，结构完整，通过分析发现其为一种新晶体。针对该晶体及结晶方法，申请国家发明专利一项。.在低温下，三元电解液LiDFOB-EC:PC:DMC（1:1:3 v/v）和四元电解液体系显示了良好的容量保持率及倍率充放电性能，表明不同的有机溶剂体系对电池性能有显著的影响。线性碳酸脂类溶剂DMC具有较小的粘度和较高的介电常数，所以在有机溶剂体系中适当增加DMC的含量有助于提高其电化学性能。.本项目选择了不同配比的有机溶剂体系，在低温条件下进行化学及电化学性能的研究，包括电导率，倍率放电性能，电化学阻抗，循环伏安及电池循环性能。研究结果表明：LiDFOB在碳酸脂类有机溶剂中有良好的溶解性，使电池具有高容量及高导电性提供了基础；循环伏安实验表明不同有机溶剂体系的LiDFOB基电池，电池容量差距不大，且经过100次循环后，其氧化还原峰仍保持较好的对称性，表明LiDFOB基电池具有良好的可逆性。交流阻抗结果表明：LiDFOB 基电解液能在电池电极界面上形成稳定致密的表面膜，这将有利于提高电池的循环性能及使用寿命；同时随着充放电过程的进行，界面阻抗增加，表明电极材料表面所形成的表面膜会随着循环的进行逐渐变厚。.本项目为LiDFOB基锂离子电池在低温条件下的应用提供了科学有效的实验数据，对今后的研究奠定了基础。.本项目培养研究生5名，毕业3名。发表文章7篇，其中SCI收录4篇。申请国家发明专利1项。.项目执行过程中，项目经费使用合理，符合科研经费使用要求。