6月20日,由中國化學與物理電源行業協會主辦的第十一屆「中國國際電池技術交流會」在深圳會展中心開幕。本次交流會以「動力電池和儲能電池」為主題,重點關注了電池應用領域。全球50多位電池業界頂級專家亮相交流會並發表了主題演講,來自50多個國家和地區的800多名行業專家、學者和企業家與會。來自華中科技大學的Heng Zhang先生在CIBF2014中國國際電池技術交流會上發表主題演講。以下為演講全文:
Heng Zhang:我今天給大家匯報的情況是鋰電池用基於黃醯亞胺離子和它的聚陰離子的新固體聚合物電解質。為什麼電解質一定要用到含氟的陰離子?雖然提出過無氟陰離子的概念,但相關報導並不多。首先由於含氟的陰離子具有高度的抗氧化性,以及良好的化學和電化學穩定性。到目前為止,已經有PF6、BF4幾種陰離子,另外一種就是亞胺陰離子。我們知道固體電解質和液體電解質相比具有很好的傳導性,也會發揮其隔膜的作用。目前的鋰電池所採用的電解質多為LiTFS,但也有報導稱其界線並不是很理想。然後就是LiFSI的鋁箔腐蝕問題,這方面也有很多相關報導。在4.2V的時候Lifsi並沒有發生腐蝕,如果繼續提高電壓到4.5V的時候,LifSI就發生腐蝕,在FPLifSI也有這種情況發生。我們再討論其幹擾因素,如果LifSI裡面有50PM的鋰離子就會發生很嚴重的腐蝕。所以目前從報導的結果來看,我認為造成腐蝕的原因之一是使用的鋰元素純度不好。
我們看到LifSI有非常好的柔軟性,LifSI比LiTFSI有更好的性能。最重要的一點,在80度下觀察阻抗實現的變化,我們可以看到LifSI的界面阻抗要比LiTFSI的小,而且很難達到一定的時間。通過這個測試,我們可以看到隨著時間的延長LifSI比LiTFSI要小很多,因此它能夠很好的提高界面的穩定性。
另外一點,在電導力方面,LifSI比LiTFSI要小一點。LifSI電池在實驗室是很好裝置,但是LiTFSI就不行,因為它很難加工。其實錳酸鋰的電池,在60度的時候可以循環400次,而六氟鋰酸磷循環40周就不能工作了。為什麼有這樣的性能呢?我個人認為,含有氟的鋰離子生成的是無機鹽,這樣有機因子分解出來性能會更穩定一些。
現在我講一下單粒子導體。我們做了這樣一個實驗,想通過共聚的辦法來降低PEO的結晶度。我們採取了兩種方式,一種是提高負電荷的性能,另一種是降低結晶度。我們通過DSC可以看到,共聚的粒子都沒有測到溶點,這就是說其結晶純度要比共混的粒子低很多。
從電導力來看,我們可以看到在60度的時候共聚粒子已經達到了10的負4次方,這是相當高的電導力,但是共混的離子要低1~2個數量級。
綜上所述:LifSI用在聚合物裡也是非常有競爭力,因為它表現出比LiTFSI更好的競爭效應。LifSI在4.2v以下是不腐蝕鋁箔的,但升高到4.5v以後就會腐蝕鋁箔。我們認為提高鋁元素的純度和通過共聚降低聚合物的結晶度是提高單粒子導體的一個方法。