摘 要

離子液體作為綠色高效的溶劑，如今已成為合成化學(xué)研究的熱點(diǎn)方向之一。本文在前人的基礎(chǔ)上，合成了[Bmim]BF4，并將該離子液體作為鋰離子電池電解液應(yīng)用到鋰電池的合成中。本文使用微波法合成離子液體，并對(duì)中間體及離子液體性能進(jìn)行了測(cè)試。最后將所得離子液體用作鋰離子電池電解液，進(jìn)行了鋰電池電化學(xué)窗口測(cè)試、電池的常溫充放電循環(huán)性能測(cè)試等。 

測(cè)試結(jié)果表明，中間體和四氟硼酸離子液體的紅外光譜與標(biāo)準(zhǔn)的譜線圖基本符合，所以得到的產(chǎn)物較純；離子液體電導(dǎo)率的測(cè)試結(jié)果表明隨著溫度升高，電導(dǎo)率增大；鋰電池電化學(xué)窗口測(cè)試是5.15V，說(shuō)明鋰電池較穩(wěn)定，適用于做成鋰離子電池；受操作條件限制，電池穩(wěn)定后放電容量?jī)H達(dá)到理論值的50%，但循環(huán)10次后，容量幾乎無(wú)衰減。[Bmim]BF4與正極材料相容性較好，但兩者略有差別 ，LFP較LCO相容性更優(yōu)。在鋰鹽濃度為0.8mol·L-1時(shí)，與0.5mol·L-1以及1.0mol·L-1濃度的電解液相比，合成鋰電池容量較高，且相容性更好。

關(guān)鍵詞：四氟硼酸離子液體，正極材料，鋰電池，性能測(cè)試

Abstract

Room temperature ionic liquids with its own advantages become one of the hot research direction of synthetic chemistry. We synthesized [Bmim]BF4 on the basis of previous . The ionic liquids used for the synthesis of lithium batteries as lithium-ion battery electrolytes. In this article, we use the microwave method to synthesize ionic liquids, and tested the performance of the intermediate and ionic liquid. Finally, we used it in lithium batteries and tested its performance.

The results show that intermediates and tetrafluoroborate ionic liquids with standard IR spectral figure in line, therefore, the pure product was obtained. Test results showed that the conductivity of the ionic liquid as the temperature increases, the conductivity increases; Lithium electrochemical window test is 5.15V, explain more stable lithium for lithium-ion batteries; By the operating conditions, a stable discharge capacity of the battery reached only 50% of the theoretical value. However, after 10 cycles, the capacity is almost no attenuation. [Bmim]BF4 is good compatibility with the cathode material. LFP is slightly different from LCO, and LFP is better. In the lithium salt concentration of 0.8mol·L-1 , the lithium battery will be higher-capacity and better compatibility, comparing with  0.5mol·L-1and 1mol·L-1.

Keywords: [Bmim]BF4, Cathode material, Lithium batteries, Performance testing

目 錄

摘要 I

Abstract II

目錄 III

第一章 緒論 - 1 -

1.1 離子液體簡(jiǎn)述 - 1 -

1.1.1 定義和特點(diǎn) - 1 -

1.1.2 發(fā)展歷史 - 2 -

1.1.3 鋰離子電池電解質(zhì)的分類 - 2 -

1.2 離子液體的物理性能 - 3 -

1.3 離子液體的合成 - 4 -

1.4 離子液體應(yīng)用于電化學(xué) - 4 -

1.5 研究的目的及意義 - 5 -

第二章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 - 7 -

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料 - 7 -

2.2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) - 8 -

2.3 四氟硼酸離子液體的制備 - 9 -

2.3.1 中間體的合成 - 9 -

2.3.2 中間體的提純 - 9 -

2.3.3 四氟硼酸離子液體的合成 - 9 -

2.3.4 四氟硼酸離子液體的提純 - 9 -

2.4 四氟硼酸離子液體電解液的性能測(cè)試 - 10 -

2.4.1 傅里葉紅外光譜 - 10 -

2.4.2熱穩(wěn)定性的測(cè)試 - 10 -

2.4.3 電導(dǎo)率的測(cè)試 - 10 -

2.5 離子液體電解液的制備 - 10 -

2.6 鋰電池的制備 - 11 -

2.6.1正極片的制備 - 11 -

2.6.2 裁剪電極片 - 12 -

2.6.3 正極材料含量的計(jì)算 - 12 -

2.6.4 隔膜的制作 - 12 -

2.6.5 鋰電池組裝 - 12 -

2.7 鋰電池的性能測(cè)試 - 13 -

2.7.1 電化學(xué)窗口的測(cè)試 - 13 -

2.7.2 電池的常溫充放電循環(huán)性能的測(cè)試 - 13 -

2.4 實(shí)驗(yàn)小結(jié) - 14 -

第三章 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果討論 - 15 -

3.1 [Bmim]BF4離子液體的性能研究 - 15 -

3.1.1 中間體[Bmim]Br紅外光譜分析 - 16 -

3.1.2 離子液體紅外光譜分析 - 17 -

3.1.3 BMImBF4熱重測(cè)試結(jié)果 - 18 -

3.1.3 四氟硼酸離子液體電導(dǎo)率的測(cè)試 - 18 -

3.1.4 電化學(xué)窗口的測(cè)試 - 19 -

3.3 鋰電池的性能測(cè)試 - 20 -

3.3.1 電池的常溫充放電性能的測(cè)試 - 20 -

3.3.2 放電循環(huán)性能測(cè)試 - 22 -

結(jié)  論 - 26 -

參考文獻(xiàn) - 27 -

致  謝 - 29 -