LiTFSI和LiFSI在电解液中的应用

2024-05-06 08:09:00
原创
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摘要:这两个盐都是酰亚胺类锂盐,具有共同的特点:溶解性极强,吸水后可以自溶解,水解速度慢,耐高温,一定的电压下对集流体有腐蚀性。
LiTFSI因为母体中心原子是带孤对电子的氮原子,一般胺类化合物都是弱碱性甚至是中强的碱性,比如三乙胺、氨 。但是当它连接的二个氢原子或烷基被吸电子的三氟甲基磺酰基(TFS)替代之后, 氨上的氢原子变得非常容易离解,HTFSI显示强酸性,完全来了个大翻转!从而导致LiTFSI是中性的。

根据类似的原理,如果将三氟甲基替换成同样是吸电子的但体积更小的氟原子(少了一个CF 2 ),就得到了LiFSI。二个氟磺酰基(FSO 2 )连接到氮原子上,NH 3 分子变成了强酸性的HFSI,这是一种无色透明的油状液体,稍显粘稠。HFSI可以用来制备它的盐类,比如Mg(FSI) 2 , Fe(FSI) 2, NaFSI等。 作为强酸强碱盐,它的锂盐LiFSI也是中性的。

LiFSI与LiTFSI对比,也就是这两个端基(F vs CF 3 )的差别上。 相比较而言,F-S键的稳定性要弱于C-S键,因此F-S键的水解速度更快,耐热能力也是F-S键不如C-S键。我之前做过对比,将LiFSI烘到100℃它会发生明显的变色,但LiTFSI是没有问题的。

但因为都是酰胺型锂盐,这两者都有良好的溶解能力,较好的耐水解能力和对温度的稳定性(vs LiPF6),但同时也都有腐蚀铝箔的能力。可能是由于F-S键相对更容易断裂一点,而断裂的氟对铝箔有一定的保护作用,因此LiFSI对铝箔进行腐蚀的开启电位要高一些, 在4.35V以上;而LiTFSI对铝箔在4.2V左右就不太稳定了。对铜箔这两者都是稳定的,没有腐蚀性。

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