添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的影響_百度

1、收稿日期:2011-03-18。收修改稿日期:2011-05-31。黑龍江省自然科學(xué)基金(No.B2007-05,哈爾濱工業(yè)大學(xué)科研創(chuàng)新基金(No.HIT.NSRIF.2009121資助項(xiàng)目。*通訊聯(lián)系人。E -mail :yangpeixia添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的影響楊培霞*崔聞?dòng)钚蠔|軍劉磊安茂忠(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,哈爾濱150001摘要:本文采用1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(EMIPF 6、六氟磷酸鋰(LiPF 6和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VdF -HFP為原料制得P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6體系離子液體凝膠聚合物電解質(zhì),選取碳酸

2、甲乙酯(EMC、碳酸二甲酯(DMC、碳酸二乙酯(DEC以及碳酸乙烯酯(EC和碳酸丙烯酯(PC混合物(EC -PC作為離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的添加劑,分別研究了它們對(duì)聚合物電解質(zhì)膜電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:加入EC -PC 的P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6電解質(zhì)膜的電化學(xué)窗口達(dá)到4.6V ,鋰離子遷移數(shù)為0.44,30時(shí)離子電導(dǎo)率為1.65mS ·cm -1;而DEC 、DMC 、EMC 對(duì)電解質(zhì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定性、鋰離子遷移數(shù)存在不良的影響,對(duì)離子電導(dǎo)率的提高不明顯。研究了正極材料LiCoO 2在P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6+EC -PC

3、電解質(zhì)中的充放電循環(huán)性能,其首次放電比容量達(dá)到116.5mAh ·g -1,充放電20次后,電池容量沒(méi)有明顯衰減。關(guān)鍵詞:1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽;偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物;離子液體;聚合物電解質(zhì);鋰離子電池中圖分類號(hào):TM911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-4861(201111-2143-07Influence of Additive in Ionic Liquid Gel PolymerElectrolyte on Electrochemical PropertiesYANG Pei -Xia *CUI Wen -Yu XING Dong -Jun LIU Lei

4、AN Mao -Zhong(School of Chemical Engineering and Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China Abstract:A composite polymer electrolyte of P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6containing 1-ethyl -3-methylimidazolium hexafluorophosphate (EMIPF 6ionic liquid based on poly(vinylidene fluoride -co -

5、hexafluroproptleneP(VdF -HFPpolymer matrix was prepared.EMC,DMC,DEC,and EC -PC used as additive of the ionic liquid gel polymer electrolyte (ILGPE,the influence of these additive in ILGPE on electrochemical properties was also investigated.The results show that the electrochemical stability window o

6、f P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6joined with EC -PC is approximately 4.6V,Li +transference number is 0.44,the ionic conductivity is 1.65mS ·cm -1at 30.While DEC,DMC,EMC have an bad influence on the electrochemical stability of ILGPE and Li +transference number and also the ionic conductivity.In combi

7、nation of the prepared P(VdF -HFP-EMIPF 6-LiPF 6+EC -PC ionic liquid gel polymer electrolytes,LiCoO 2cathode exhibits the initial discharge capacity of 116.5mAh ·g -1and the capacity remain steady after 20cycles.Key words:1-ethyl -3-methylimidazolium hexafluorophosphate;poly(vinylidene fluoride

8、cohexa -fluroproptlene;ionic liquid;polymer electrolyte;lithium -ion battery以聚合物電解質(zhì)組裝的鋰離子電池由于具有能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、可加工成任意形狀以及較為安全可靠等優(yōu)點(diǎn)而成為最有希望的新一代電源之一1。但聚合物電解質(zhì)與液態(tài)電解質(zhì)相比,其電導(dǎo)率偏低是限制其應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。而離子液體(Ionic Liquid的發(fā)現(xiàn)為聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的第27卷第11期2011年11月Vol .27No .112143-2149無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY第27卷無(wú)機(jī)化

9、學(xué)學(xué)報(bào)提高提供了契機(jī)。由于離子液體具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、在較寬的溫度范圍內(nèi)不揮發(fā)和不易燃以及對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)2,作為電解質(zhì)廣泛地應(yīng)用在金屬電沉積3-4、電池5-6和電容器7-8等領(lǐng)域。如果將離子液體引入到聚合物電解質(zhì)中,能夠得到電導(dǎo)率高、力學(xué)性能好的離子液體復(fù)合聚合物電解質(zhì),這種電解質(zhì)在較寬的溫度范圍內(nèi)不存在溶劑揮發(fā)現(xiàn)象,使得電池的安全性和穩(wěn)定性都得到進(jìn)一步提高。1997年,Fuller等首先將離子液體應(yīng)用于聚合物電解質(zhì)的制備9,隨后學(xué)者們?cè)陔x子液體復(fù)合聚合物電解質(zhì)方面開(kāi)展了廣泛的研究,并取得了一些研究成果。目前,制備離子液體復(fù)合聚合物電解質(zhì)時(shí)使用的高分子骨架材料主要有聚氧乙烯(Poly

10、ethylene oxide,簡(jiǎn)稱PEO10-11和聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VdF-HFP12-13;使用的離子液體主要有咪唑類14-15、吡咯類16-17、吡啶類18及其它新型離子液體19-20。就目前的研究成果看,學(xué)者們普遍認(rèn)為離子液體復(fù)合聚合物電解質(zhì)與電極材料的相容性不好,電極材料在其中難以表現(xiàn)出理想的嵌脫鋰性能和循環(huán)性能。特別是咪唑類離子液體,雖然其離子電導(dǎo)率較高、具有很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,但是此類離子液體電解質(zhì)與鋰離子電池電極材料相容性不是很好,石墨類的負(fù)極材料甚至難以進(jìn)行有效的嵌脫鋰循環(huán)。如果在離子液體復(fù)合聚合物電解質(zhì)中加入合適的添加劑則可以在一定程度上改善電解質(zhì)與電極材料的

11、相容性,從而提高電池的循環(huán)性能。本文制得P(VdF-HFP-EMIPF6-LiPF6體系離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)(Ionic Liquid Gel Polymer Electrolyte,ILGPE,選取常用的鋰離子電池電解液中的有機(jī)溶劑EMC、DMC、DEC以及EC-PC作為ILGPE的添加劑,其中DEC、DMC、EMC屬于線性碳酸酯,特點(diǎn)是具有較低的粘度;EC-PC均屬于環(huán)狀碳酸酯,EC比PC少了1個(gè)甲基,兩者連用可得到粘度低、介電常數(shù)高、熱穩(wěn)定性好的溶液。期望通過(guò)本研究?jī)?yōu)選出合適的添加劑,能夠提高ILGPE的電化學(xué)性能,并改善離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)與電極材料LiCoO2的相容性,從而提

12、高鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能。1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要試劑分析純聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VdF-HFP(M w=500000,Aldrich,分析純1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽(EMIPF6(上海成捷化學(xué)有限公司,分析純六氟磷酸鋰(LiPF6(上海成捷化學(xué)有限公司,電池級(jí)鈷酸鋰(LiCoO2(哈爾濱光宇蓄電池有限公司,分析純N-甲基吡咯烷酮(NMP(德國(guó)默克公司。1.2ILGPE的制備稱取適量的P(VdF-HFP溶于有機(jī)溶劑NMP 中,磁力攪拌6h至聚合物完全溶解,得到聚合物凝膠液;在充滿氬氣的手套箱中將離子液體EMIPF6與鋰鹽LiPF6(質(zhì)量比為11加入到上述聚合物凝膠液中,磁力攪拌6

13、h使離子液體與鋰鹽完全溶解,得到透明均一的凝膠溶液;稱取適量上述凝膠溶液,置于自制的PTFE模具中,真空120140干燥脫去其中的有機(jī)溶劑NMP,得到彈性自撐的電解質(zhì)膜;將電解質(zhì)膜從模具中剝離后,沖成直徑為15 mm的圓片,即得到實(shí)驗(yàn)所用的電解質(zhì)膜ILGPE,分別將15wt%的EMC、DMC、DEC和EC-PC(質(zhì)量比為11滴加到電解質(zhì)膜表面后置于充滿氬氣的手套箱保存?zhèn)溆谩?.3電化學(xué)性能測(cè)定電化學(xué)性能測(cè)試在電化學(xué)分析儀(CHI630A和CHI604B,上海辰華儀器公司上進(jìn)行。采用線性電勢(shì)掃描法測(cè)試ILGPE的電化學(xué)穩(wěn)定窗口,研究電極為鋰片,參比電極和輔助電極為不銹鋼片,掃描電勢(shì)范圍為06V,

14、掃描速率為2mV·s-1;采用穩(wěn)態(tài)電流法與電化學(xué)阻抗測(cè)試聯(lián)用的方法測(cè)試電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù),組裝Li/ILGPE/Li測(cè)試電池,穩(wěn)態(tài)電流法的測(cè)試參數(shù)為:初始電壓為電池開(kāi)路電壓,階躍電勢(shì)為10mV,階躍次數(shù)為1,測(cè)試時(shí)間為1000 s。在對(duì)樣品進(jìn)行穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)量前后對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)阻抗測(cè)試,將ILGPE夾于兩個(gè)不銹鋼(SS阻塞電極之間進(jìn)行測(cè)試。交流阻抗譜測(cè)試參數(shù)為:初始電壓為開(kāi)路電壓,頻率范圍為100K10-2Hz,振幅為5mV。依照式(1計(jì)算出電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù):tLi+=Is(V-IRI(V-IsRss(1式中:Io:初始態(tài)電流(A;I s:穩(wěn)態(tài)電流(A;V:極化電壓(V;Ro

15、:初始態(tài)膜電阻(;R ss:穩(wěn)態(tài)時(shí)的膜電阻(。1.4電池性能測(cè)試將活性物質(zhì)LiCoO2、導(dǎo)電材料(乙炔黑和粘結(jié)劑(PVDF按811(m/m/m均勻混合,再加入適量NMP磁力攪拌器攪拌12h;然后將膏體刮涂于潔凈2144第11期楊培霞等:添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的影響的正極集流體鋁箔上;真空140烘干處理24h,以除去NMP和水分;冷卻至室溫后沖成直徑為14 mm的圓形電極片;將圓形電極片置于油壓機(jī)上將其壓實(shí);再將電極片經(jīng)真空80再次干燥12h,得到LiCoO2電極。在充滿氬氣的手套箱中組裝2025扣式實(shí)驗(yàn)電池“Li/電解質(zhì)/LiCoO2”,采用新威BTS-510A(5V-1m

16、A和5V-5mA電池性能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行電池性能測(cè)試,電壓范圍為2.74.2V,充放電倍率為0.1C。1.5ILGPE的形貌表征采用掃描電子顯微鏡(SEM,Hitachi S-4800觀察ILGPE的微觀形貌。2結(jié)果與討論2.1離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的形貌本文制備的ILGPE膜厚度約為145150m,外觀透明并且具有一定的彈性,其數(shù)碼照片如圖1所示,其微觀形貌如圖2所示。從圖中可以看出電解質(zhì)膜的表面存在大量的微孔,這應(yīng)該是聚合物基體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的,這些微孔的存在將有利于離子在電解質(zhì)膜中的遷移。由于小分子的添加劑均易揮發(fā),故添加劑的存在對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)膜的形貌無(wú)影響,其SEM像是相

17、同的。2.2添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口的影響由于含有咪唑類離子液體的聚合物電解質(zhì)通常與電極材料的相容性不好,因此,我們篩選了4種添加劑加入到聚合物電解質(zhì)中,以期提高與電極材料的相容性。首先考察了不同的添加劑對(duì)聚合物電解質(zhì)膜的電化學(xué)窗口的影響。圖3為加入不同添加劑后離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的線性電勢(shì)掃描曲線。從圖3中可以看出,當(dāng)掃描電位上升到一定值時(shí),反應(yīng)電流會(huì)出現(xiàn)急劇上升的現(xiàn)象,此電壓即為電解質(zhì)膜的極限分解電壓,也就是電解質(zhì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。由圖可讀出含不同添加劑的ILGPE的電化學(xué)窗口,具體數(shù)值如表1所示。從表中的數(shù)據(jù)可以看出,不含添加劑的電解質(zhì)膜的電化學(xué)窗口約為4.1V

18、,當(dāng)加入DEC、DMC、EMC后,電解質(zhì)膜的分解電位發(fā)生不同程度的負(fù)移,導(dǎo)致ILGPE的電化學(xué)窗口變小,分別減小至2.1 V、3.0V和0.6V。咪唑類離子液體與金屬鋰表面無(wú)法生成具有保護(hù)性的膜層,導(dǎo)致金屬鋰不宜直接用作咪唑類電解質(zhì)體系電池的負(fù)極。加入這3種添加劑可能促進(jìn)了電解質(zhì)膜與金屬鋰電極的化學(xué)反應(yīng),致使其電化學(xué)窗口降低。加入EC-PC后,ILGPE的電化學(xué)窗口增加了約0.5V,達(dá)到了4.6V,滿足鋰離子電池的實(shí)用性需要。EC-PC的加入可能使電解圖1離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)(ILGPE的數(shù)碼照片F(xiàn)ig.1Optical image of ionic liquid gel polymere

19、lectrolyte(ILGPE圖2離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的SEM像Fig.2SEM image of ionic liquid gel polymer electrolyte 圖3離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的線性掃描伏安曲線Fig.3Linear sweep voltammograms of ionic liquid gel polymer electrolyte (ILGPE2145第27卷無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)質(zhì)膜/金屬鋰界面生成了致密穩(wěn)定的鈍化膜,有效地阻止了電解質(zhì)膜與金屬鋰之間反應(yīng),從而使電解質(zhì)膜的極限分解電壓升高,該善了電解質(zhì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定性。對(duì)于離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)而言,要求加入的添加

20、劑能夠改善其電化學(xué)穩(wěn)定性,才能達(dá)到將其應(yīng)用于鋰離子電池的目的。電化學(xué)窗口測(cè)試結(jié)果表明,只有EC -PC 能夠提高ILGPE 的電化學(xué)穩(wěn)定性。2.3添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響電導(dǎo)率是衡量電解質(zhì)性能的重要參數(shù),它決定了電池的內(nèi)阻和倍率特性,如果電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率太低,電池在大電流放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的濃差極化,導(dǎo)致電池電壓下降(IR 降。一般要求聚合物電解質(zhì)至少具有mS ·cm -1數(shù)量級(jí)的室溫電導(dǎo)率。因此,有必要對(duì)加入不同添加劑后ILGPE 的電導(dǎo)率進(jìn)行考察。測(cè)試了不同聚合物電解質(zhì)在不同溫度下的電化學(xué)阻抗譜,根據(jù)電化學(xué)阻抗譜可以計(jì)算出電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率數(shù)據(jù),如表2所示。從表中

21、數(shù)據(jù)可以看出加入EC -PC 后電解質(zhì)膜的室溫電導(dǎo)率得到明顯提高,電導(dǎo)率增大了約4倍,30時(shí)達(dá)到1.65mS ·cm -1。對(duì)于聚合物電解質(zhì)來(lái)說(shuō),其室溫電導(dǎo)率在10-5S ·cm -1以上是可以接受的,在mS ·cm -1以上則是比較理想的,由此可見(jiàn),加入EC -PC 后電解質(zhì)膜的室溫電導(dǎo)率達(dá)到了較高的水平,這對(duì)于提高ILGPE 的電池性能是非常重要的。加入EC -PC 后,電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率隨著溫度的升高迅速增長(zhǎng),其增長(zhǎng)速度較其它電解質(zhì)膜要明顯高出很多,在80時(shí),其電導(dǎo)率甚至達(dá)到28mS ·cm -1。這是由于EC -PC 具有較高的介電常數(shù)和相對(duì)較低的

22、粘度,因此能夠促進(jìn)鋰鹽的離解和鋰離子的遷移,從而提高電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率。表1含不同添加劑的ILGPE 的電化學(xué)窗口Table 1Electrochemical window of ILGPE with different additivesKinds of additive No additiveDEC DMC EMC EC -PC Electrochemical window /V4.12.13.00.64.6表2加入不同添加劑后ILGPE 在不同溫度下的電導(dǎo)率Table 2Conductive of ILGPE with different additives at different

23、temperatureTemperature /(mS ·cm -1No additive DEC DMC EMC EC -PC 300.370.340.37 1.10 1.65400.510.720.47 1.34 2.67500.64 1.640.55 1.568.53600.81 3.030.65 1.9611.0070 1.09 2.330.82 2.7224.30801.303.381.193.6327.70由表2的數(shù)據(jù)繪制了離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的lg 1000/T 曲線,由圖4可以看出,lg 與1000/T 近似成一條直線,說(shuō)明上述體系的導(dǎo)電行為均服從Arrheniu

24、s 方程,表明離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率主要依靠自由離子的遷移,而添加劑的加入不改變聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電行為。2.4添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的離子遷移數(shù)的影響對(duì)鋰離子電池來(lái)說(shuō),電解質(zhì)體系的鋰離子遷移數(shù)越大,電池在充放電過(guò)程中的電極反應(yīng)濃度極化就越小,電池的倍率性能就越好,因此電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)對(duì)電池的性能具有重要的影響。圖5是Li/ILGPE+additive(DEC 、DMC 、EMC 、EC -PC/Li 電池圖4離子液體凝膠凝膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率溫度關(guān)系曲線Fig.4Temperature dependence of the ionic conductivity fo

25、r ionic liquid gel polymer electrolyte (ILGPE2146楊培霞等:添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的影響2147第11期圖5離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)(a電化學(xué)阻抗譜;(b穩(wěn)態(tài)極化曲線Fig.5(aNyquist plots and(bamperometric i-t curve of ILGPE2148 無(wú) 機(jī) 化 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 27 卷 的穩(wěn)態(tài)電流曲線和電化學(xué)阻抗譜 。 從圖 5 中可以看出加上極化電位后 ， 出現(xiàn)一個(gè) 初始極大電流 I0，隨后電流迅速減小 ，并在一定時(shí)間 后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值 IS； 極化前后的交流阻抗譜在中 高頻區(qū)顯示為一

26、個(gè)圓弧 ， 低頻區(qū)顯示為一條斜線 。 其中高頻區(qū)圓弧起點(diǎn)與橫軸交 點(diǎn) 為 極 化 前 后 電 池 的本體電阻 R 、R ， 中頻區(qū)圓弧與低頻區(qū)斜線的交 點(diǎn)為極化前后電池本體電阻與 電 極 反 應(yīng) 電 阻 的 總 b 0 b s 算出電解質(zhì)膜的鋰離子遷移數(shù) ，具體數(shù)值見(jiàn)表 3 。 從表 3 中可以看出 ， 加入 EC-PC 后電解質(zhì)膜的 鋰離子遷移數(shù)由 0.38 增加到了 0.44 ， 而加入 DEC 、 DMC 、EMC 后遷移數(shù)則出現(xiàn)了不同程度的下降 。 電 解質(zhì)膜中的鋰離子的移動(dòng)主要 受 陰 離 子 和 聚 合 物 之間的交互作用所控制 ， 交互作用越強(qiáng) ， 鋰 離 子 的 移動(dòng)越困難 ，

27、 而 EC-PC 能夠與 ILGPE 產(chǎn)生交互作 用 ， 這會(huì)與鋰離子和聚合物鏈段之間的作用競(jìng)爭(zhēng) ， 削弱了聚合物和鋰離子的相 互 作 用 ， 增 加 了 自 由 和 Rofilm、Rsfilm，R0=R0film-R0b、Rss=Rsfilm-Rsb。 從穩(wěn)態(tài)電流 曲線和交流阻抗譜中讀出相應(yīng)參數(shù) ， 帶入公式 (1 計(jì) 表3 Li+的數(shù)量 ，從而提高了電解質(zhì)膜的遷移數(shù) 。 加入不同添加劑后 ILGPE 的離子遷移數(shù) Table 3 Rob No additive DEC DMC EMC EC-PC 19.1 31.7 282.2 107.9 19.5 Ion transference num

28、ber of ILGPE with different additives Rofilm 799.1 847.5 6 607.8 5 926.0 525.5 Io / A 1.097 0.308 1.485 0.863 4.180 Rsb 19.9 30.8 298.2 108.9 17.1 Rsfilm 881.6 918.4 7 219.0 6 222.0 497.6 Is / A 0.442 0.115 1.166 0.423 2.107 tLi + 0.38 0.37 0.25 0.33 0.44 2.5 添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電池性 能的影響 容量仍然為 0 ， 說(shuō)明這 3

29、 種添加劑沒(méi)有改善電極材 料與離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)間的界面穩(wěn)定性 ， 因此 DEC 、DMC 和 EMC 不適合作為 ILGPE 的添加 劑 。 而加入 EC-PC 的 ILGPE 半電池的循環(huán)性能則 比較好 ， 說(shuō)明 EC-PC 的加入能夠提高 ILGPE 與電 極材料間的界面穩(wěn)定性 ， 可以作為 ILGPE 的添加 劑 。 圖 6 為 Li/ILGPE+EC-PC/LiCoO2 電池不同循環(huán) 次數(shù)的充放電曲線 。 組裝了 Li/ILGPE+additive/LiCoO2 電池 ， 并對(duì)上 述電池進(jìn)行首次充放電循環(huán)測(cè)試 ，結(jié)果見(jiàn)表 4。 從表中可以看出 ， 在不加入添加劑時(shí) ILGPE

30、半 電池沒(méi)有電池容量 ， 這是由于咪唑類離子液體會(huì)與 金屬鋰電極間發(fā)生反應(yīng) ， 使電極材料無(wú)法進(jìn)行正常 的嵌脫鋰 。 而加入 DEC 、DMC 和 EMC 后 ， 電池的 21 表4 加入不同添加劑后 ILGPE 半電池首次循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果 Table 4 Additive First cyclic performance of ILGPE with different additives No additive 0 DEC 0 DMC 0 EMC 0 EC-PC 116.5 Initial discharge capacity / (mAh· g-1 從圖6 中可以看出電池的充電平

31、臺(tái)約為 3.5 V ， 放電平臺(tái)約為 3.4 V ， 不同循環(huán)次數(shù)的充放電平臺(tái) 基本重合 ， 這說(shuō)明電池循環(huán)穩(wěn)定性較好 ， 第 10 次和 第 20 次的充放電平臺(tái)寬度幾乎相同 ， 說(shuō)明電池容 量基本沒(méi)有衰減 。 圖 7 為 Li/ILGPE+EC-PC/LiCoO2 電池的循環(huán)性能曲線 。 從圖中可以看出， 電池的首次放電比容量為 圖6 Li/ILGPE+EC-PC/LiCoO2 電池不同循環(huán)次數(shù)的 充放電曲線 Fig.6 Charge-discharge curves of Li/ILGPE+EC-PC/ LiCoO2 for different cycles 116.5 mAh·

32、; g -1， 隨 著 循 環(huán) 次 數(shù) 的 增 加 ， 放 電 容 量 保 持 穩(wěn) 定 并 略 有 上 升 ，20 次 循 環(huán) 后 ， 電 池 容 量 達(dá) 到 121.7 mAh· g-1， 比首次放電容量高出 5 mAh· g-1。 電 池 的 首 次 庫(kù) 侖 效 率 為 89.6% ， 第 3 次 循 環(huán) 后 ， 庫(kù) 侖 效率保持穩(wěn)定并且接近 100% 。 電池性能測(cè)試結(jié)果 說(shuō) 明 ： 在 離 子 液 體 復(fù) 合 聚 合 物 電 解 質(zhì) 中 加 入 EC- 第 11 期 楊培霞等 ： 添加劑對(duì)離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能的影響 2149 參考文獻(xiàn) ： 1 Song

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34、233;nio S, Vilar R. J. Appl. Electrochem., 2011, 圖7 Li/ILGPE+EC-PC/LiCoO2 電池的循環(huán)性能曲線 Cyclic performance curves of Li/+EC -PC/LiCoO2 battery 41(1:107-114 5 GAO Jian( 高建 , LIU Jian-Guo( 劉建國(guó) , LIU Wen-Ming( 劉 文明 , et al. Chinese J. Inorg. Chem.(Wuji Huaxue Xuebao, Fig.7 PC 后 ， 電池經(jīng)過(guò)首次循環(huán)能夠在極片表面形成鈍 化膜 ， 從而

35、提高了電極 / 電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性 , 使得 鋰離子脫 / 嵌的可逆性大大增加 ， 電池性能得到提 高。 可見(jiàn) ， 添加劑 EC-PC 的加入不僅提高了 ILGPE 的室溫電導(dǎo)率 、 電化學(xué)穩(wěn)定窗口 、 鋰離子遷移數(shù) ， 而 且還能夠改善電解質(zhì)與電極材料間的界面穩(wěn)定性 。 2009,25(11:2016-2020 6 Usui H, Yamamoto Y, Yoshiyama K, et al. J. Power Sources, 2011,196(8Sp:3911-3915 7 Handa N, Sugimoto T, Yamagata M et al. J. Power Sources,

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