LITFSI主要用在主要用在有机体系锂电池及抗静电剂中。由于LITFSI有机阴离子强大的共价键,使其表现出极好的热稳定性。
LITFSI通常用在一次锂电池行业,其电导率与LiClO4 和LiAsF6相当,同时又不需为稳定性与安全性担心。 在二次锂电池电解液中作为副盐使用,能有效提高电解液的使用性能。
LITFSI本身是一种高纯度的抗静电剂添加剂。 同时能作为抗静电添加剂离子液体的合成原料,该离子液体与各种高性能的高分子材料相兼容,包括热塑型与热固型。
物性数据
化学名 | 双三氟甲基磺酰亚胺锂 |
分子式 | (CF3SO2)2NLi |
Cas No | 90076-65-6 |
分子量 | 287.08 |
熔点 | 236℃ |
外观 | 白色粉末 |
pH(10 % 水溶液) | 6-8 |
溶解性
表1描述了CF1101在室温25℃下在各种溶剂中的溶解度。其在溶剂中极好的溶解度能够改善电解液的电导率及粘度。
表1 CF1101在不同溶剂中的溶解性
溶剂 | 溶解性(%) |
二氧戊环 (DOL) | 53 |
γ -丁内酯(GBL) | 50 |
乙二醇二甲醚(DME) | 63 |
碳酸二甲酯(DMC) | 68 |
碳酸甲乙酯(EMC) | 61 |
碳酸丙烯酯(PC) | 46 |
稳定性
图1可得其在375℃前显示出良好的热稳定性。LITFSI极易吸水潮解,使用时必须避免潮湿气氛。
图1 不同批次LITFSI热失重叠谱
纯固态聚合物电解质 (solid polymer electrolytes, SPEs) 一方面能克服液态电解质易泄漏、加工封闭难的缺点,提高电解质在滥用及严苛条件下的安全性,另一方面能抑制锂枝晶的生长,从而提高二次锂电池 (直接采用金属锂为负极的电池) 的循环寿命。因此,SPEs 的研究引起了人们极大的兴趣和广泛的重视。
目前,以双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li[N(SO2CF3)2],LiTFSI)为导电锂盐受到了广泛的关注,这主要归因于TFSI−高度离域的负电荷、柔性的分子结构、良好的热稳定性和化学稳定性。
导电锂盐
导电锂盐作为SPEs的必要组成成分,对电解质的性质有着显著的影响。常见锂盐的阴离子结构,主要有卤化锂(LiX,X=F,Cl,Br, I)、六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂 (LiClO4)、四氟硼酸锂 (LiBF4)、三氟甲基磺酸锂 (LiTf)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、双(五氟乙基磺酰)亚胺(LiBETI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(1,1,1,3,3,3-六氟异丙氧基磺酰)亚胺锂(LiHFPSI) 等,本文将上述锂盐的部分理化性质列于表3中,包括锂盐的分子量 (Mw)阴离子体积(Vanion)、熔点(Tm) 和热分解温度(Td)。
LITFSI在使用时使用真空干燥能降低含水量,否则会影响锂电池的使用性能,尤其在聚合物基固体电解质制备过程中易产生气泡和孔洞,干燥很有必要。
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2018.6.13
原文始发于微信公众号(八味书斋):双三氟甲基磺酰亚胺锂(LITFSI)
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