锂离子电池
锂离子电池高的工 作电压高、能量密度， 长的循环寿命和小的自 放电率等优点，成为目 前所有电池产品中最有 前途的体系之一。
存在的问题
但锂离子电池 被用作动力电源时 还存在一定的问题， 如大功率充放电性 能有待提高，成本 问题，安全性问题 等。
改进锂离子电池关键材料的性能！
正极
电解质
负极
锂离子电池电解液
W.Qiu et al./ Electrochimica Acta 52(2007)4907-4910
LiB3; EC+共溶剂
LiBOB溶解度以 及电导率都低 于LiPF6，电池 高倍率放电特 性不好； 有很强的吸湿 性，空气和溶 剂中的杂质会 影响LiBOB基电 解液的性能
锂盐与水反应的热力学计算
商品化锂盐LiPF6对水比较敏感，容易水解，在与大气的水或 溶剂的残余水接触时，会发生如下反应。
LiPF6(sol.)+H2O POF3(sol.)+LiF(s)+2HF(sol.)
+

（式1） + +
与LiPF6相似，新型锂盐LiBOB容易水解，水解反应式如下：
LiB(C2O4)2 (sol.)+2H2O LiBO2(sol.)+2H2C2O4(sol.)
EC+DMC(1:1) 6
contour plot experimental data boundary point
7
12.5 12.0 11.8
5 DMC:EC:PC=4:5:1 4 DMC:EC:PC=3:5:2 3 DMC:EC:PC=2:5:3 2 DMC:EC:PC=1:5:4
9.50 9.00
+

（式2） +
LiB(C2O4)2(sol.)+3H2O LiOOCCOOH(sol.)+H3BO3(sol.)+H2C2O4(sol.)
（式3）
+

+
+
反应的能量变化及吉布斯自由能变化（298.15 K）
ΔE/ kJ·mol-1
式(1) 式(2) 式(3) -2.424 -65.444 -112.783
锂盐
有机溶剂
EC+共溶剂
LiPF6
碳酸酯类
羧酸酯类
醚类
LiPF6和EC基电解液存在的问题
对水敏感，水解产物HF腐蚀电极 热稳定性差 高温性能不理想 制备条件苛刻 ，污染严重 EC的熔点较高，低温性能不理想 需要寻找新型 锂盐来替代 LiPF6 ，以获 取更好的电解 液性能
新型锂盐双草酸硼酸锂-LiBOB
8 11.3
11.5 11.0 10.8 10.5
9
10
10.3
10.0 9.80
11 PC+EMC(1:1)12
1 13 14 15 EC+PC(1:1)
The Conductivities of 0.7mol /l LiBOB EC/PC/DMC/EMC electrolytes at 60℃
▼
Xu K, ZhangS S, Jow T R, et al. Electrochemical and Solid-State Letters, 2002, 5(1): A26~A29
B.Yu, W.Qiu et al./ J.of Poower Sources166(2007)499-502
S.Wang,
1.寻找适合 LiBOB盐的新 溶剂体系; 2.寻找LiBOB 的稳定剂。
在同样的碳酸 酯类溶剂体系 中，LiBOB电解 液的低温性能 也不如LiPF6
▼
S.Wang, W.Qiu et al./ Electrochimica Acta 52(2007)4907-4910
EC+DMC(1:1)
20 C
ΔG/ kJ·mol-1
-0.470 -28.688 -62.952
▼
2.提高LiBOB在电解液中溶解度和电导率
表1 在锂离子电池中常用的溶剂
Boiling point / ℃ Freezing point / ℃ Flashing point/ ℃ Dielectric constant at 25℃ Viscosity at 25℃(mPa-1 s1)
0.25
o
0.00
1.00
5.70 0.75 5.60
0.50
5.50
5.30
0.50
5.10
0.75
4.90 4.70
1.00
0.00 0.25 0.50
4.50
0.25
4.30 4.00 3.80
0.75 1.00
0.00
PC+EMC(1:1)
EC+PC(1:1)
The Conductivities of 0.7mol /l LiBOB EC/PC/DMC/EMC electrolytes at 20℃


很好的热稳定性，热分解温度较高可达300oC ——增强了电池的安全性； 不含有F元素，不会产生HF腐蚀电极材料及集流体，提 高了电池的循环寿命，——降低了电池的成本； 能够在碳负极表面形成较稳定的SEI膜，可以在纯PC溶 剂中使用， ——拓宽了电池使用温度范围； 合成原料廉价易得，制备 工艺简单，对环境友好。
EC PC DMC EMC
244 238 90 108
37 -49 3 -55
143 128 18 23
90 66 3.1 2.9
1.9 (40℃) 2.51 0.59 0.65
DEC
GBL
127
204
-43
-44
25
101
2.8
42
0.75
1.7
2.1 LiBOB在GBL基电解液中的性能
各种锂盐在PC中配制成1mol· L-1 的电解液，在Li/C半电池中的充放电曲线 Jow T R, Ding M S, Xu K, et al. J. Power Sources, 2003, 119~121: 343~348
高温下电解液1mol· L-1LiPF6 EC/EMC(1:1) 与1mol· L-1LiBOB EC/EMC(1:1) 在LiNiO2/C电池中的放电容量比较
双草酸硼酸锂（LiBOB） 电解质性能研究
仇卫华1，刘兴江2，邢桃峰1，黄佳原，连芳1
1北京科技大学材料科学与工程学院，北京，100083 2中国电子科技集团天津电源研究所，天津，300381
2009-10-17
1引言
化学电源
随着电子技术、能 源、交通、国防等领域 的高速发展，人们对高 能量密度、长寿命、高 安全性、廉价、环境友 好的高性能化学电源的 需求更加迫切起来。