LiTFSI/2一嗯 唑烷酮电解液与不同微结构碳材料的电化学兼容性

2021-04-10 23:40:00
何妍
原创
831
摘要:以二 (三氟甲基磺酰) 亚胺锂 (LiTFSI) 和 2一嗯唑烷酮 (O ZO ) 为基的 离子液体作 为 电解液 ,对其与不 同微结构 特性 (孑L径 、 比表面积等 ) 的炭材料 [碳纳 米管 (C NTs) 、 中孔活性炭(M EA Cs) 和微孔活性炭(M IA Cs) ] 间 的电化学兼容性进行 了研究 , 其 中中孔活性炭适宜 的孑L径分布 满足具 有较大离子尺寸的离 子液体电解质材料的离 子正 常迁移 , 同时又具备较高的 比表面积 , 可以保证超级 电容器具有较高 的 比电容 特性 .
在 LiTFSI—O ZO 离子液体中存在与 IJi 直接作用 的“自由离子” , 根据 先导物摩尔 比的不同 , 还存在不等量的具有更大体积的接触离子对和积聚离子 , 对于多孔炭电极来说 , 只有电解质 中“自由离子 ”迁移至孔道内才能形成有效的双电层 , 因此电解质中“自由离子”数越少 , 离 子尺度越大, 则 炭材料的表面利用 率就越低 , 这一相容特性直接决定 了炭电极材料在离 子液体电解液中的 比 电容等电化学性能. 通过量化计算得出 TFSI一离 子和LiTFSI—OZO 离 子液体体系 中 3种可能的 自 由离 子的 优化结 构 , 其 中 TFSI一离子 的 尺寸 为 0.7123 nm , 3 种 自 由离 子 的尺 寸分别 为0.5210 nm j OZO (Li) 】, 1. 0477 Ilm j O ZO (Li) 十_TFSI一] 和 1.4463 rim [4OZO (Li) 一TFSI 一] . 由不同炭材料的孔径分布可以看出 , 以中孔(2 ~5 nm ) 为主的活性炭 比微孔活性炭和碳纳 米管更能满足LiTFSI—OZO 离 子液体电解质材料的离子尺 寸要求.
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