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双草酸硼酸锂(LiBOB)存在使用商业化碳酸乙烯酯(EC)+共溶剂作为有机溶剂时,溶解度和低温时电导率不高的问题,从而导致电池的低温和倍率性能不佳,影响了LiBOB商业化进程。碳酸丙烯酯(PC)的凝固点为-49℃,具有较好的低温性能,是一种较好的锂离子电池有机溶剂,γ-丁内酯(GBL)对LiBOB的溶解度高达2.5mol·L-1,室温1.5MLiBOB/GBL电解液的电导率为7.45mS·cm-1,显著缩小了与LiPF6/碳酸酯体系电导率上的差距。
本文研究了以PC和GBL为主要溶剂的LiBOB电解液的性能,测试了LiBOB-PC基电解液的电导率、粘度、锂离子迁移数,用拉曼光谱和核磁共振相结合的方法,深入研究了LiBOB与溶剂之间的相互作用,测试了LiBOB-PC基电解液电化学窗口,以及在Li/LiFePO4电池中的应用。对性能较好的0.7M LiBOB/PC+GBL+EC+DMC(1:1:1:1,体积比)体系从溶剂组分、高温性能、大倍率充放电性能及其在AA型锂离子电池中的应用进行了更加深入的研究。
测试结果表明,LiBOB在GBL溶剂中更倾向于溶剂化,而在PC中以离子缔合的形式存在,室温0.7M LiBOB/PC+GBL+EC+DMC(1:1:1:1,体积比)电解液的电导率为6.22mS·cm-1,粘度较低,锂离子迁移数较高,在O~5V电压范围内非常稳定,性能较好。当GBL含量降低到50%时,电解液的粘度更低,在Li/LiFePO4电池中容量也有所提高,而EC是溶剂中非常重要的组分。
对LiBOB/LiPF6混合盐-PC+EC+DMC(1:1:2,体积比)电解液体系的研究表明,电解液的电导率随着LiPF6浓度的增加而升高,电解液体电阻下降,但是在Li/LiFePO4电池和AA型锂离子电池的性能表明,混合盐电解液优于LiPF6/PC+EC+DMC,尤其是高温条件下,0.9MLiPF6-0.1MLiBOB体系的性能更好。