6月20日,由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题,重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲,来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。来自华中科技大学的Heng Zhang先生在CIBF2014中国国际电池技术交流会上发表主题演讲。以下为演讲全文:
Heng Zhang:我今天给大家汇报的情况是锂电池用基于黄酰亚胺离子和它的聚阴离子的新固体聚合物电解质。为什么电解质一定要用到含氟的阴离子?虽然提出过无氟阴离子的概念,但相关报道并不多。首先由于含氟的阴离子具有高度的抗氧化性,以及良好的化学和电化学稳定性。到目前为止,已经有PF6、BF4几种阴离子,另外一种就是亚胺阴离子。我们知道固体电解质和液体电解质相比具有很好的传导性,也会发挥其隔膜的作用。目前的锂电池所采用的电解质多为LiTFS,但也有报道称其界线并不是很理想。然后就是LiFSI的铝箔腐蚀问题,这方面也有很多相关报道。在4.2V的时候Lifsi并没有发生腐蚀,如果继续提高电压到4.5V的时候,LifSI就发生腐蚀,在FPLifSI也有这种情况发生。我们再讨论其干扰因素,如果LifSI里面有50PM的锂离子就会发生很严重的腐蚀。所以目前从报道的结果来看,我认为造成腐蚀的原因之一是使用的锂元素纯度不好。
我们看到LifSI有非常好的柔软性,LifSI比LiTFSI有更好的性能。最重要的一点,在80度下观察阻抗实现的变化,我们可以看到LifSI的界面阻抗要比LiTFSI的小,而且很难达到一定的时间。通过这个测试,我们可以看到随着时间的延长LifSI比LiTFSI要小很多,因此它能够很好的提高界面的稳定性。
另外一点,在电导力方面,LifSI比LiTFSI要小一点。LifSI电池在实验室是很好装置,但是LiTFSI就不行,因为它很难加工。其实锰酸锂的电池,在60度的时候可以循环400次,而六氟锂酸磷循环40周就不能工作了。为什么有这样的性能呢?我个人认为,含有氟的锂离子生成的是无机盐,这样有机因子分解出来性能会更稳定一些。
现在我讲一下单粒子导体。我们做了这样一个实验,想通过共聚的办法来降低PEO的结晶度。我们采取了两种方式,一种是提高负电荷的性能,另一种是降低结晶度。我们通过DSC可以看到,共聚的粒子都没有测到溶点,这就是说其结晶纯度要比共混的粒子低很多。
从电导力来看,我们可以看到在60度的时候共聚粒子已经达到了10的负4次方,这是相当高的电导力,但是共混的离子要低1~2个数量级。
综上所述:LifSI用在聚合物里也是非常有竞争力,因为它表现出比LiTFSI更好的竞争效应。LifSI在4.2v以下是不腐蚀铝箔的,但升高到4.5v以后就会腐蚀铝箔。我们认为提高铝元素的纯度和通过共聚降低聚合物的结晶度是提高单粒子导体的一个方法。