以二(三氟甲基磺醯)亞胺鋰爲基底的室溫熔融鹽電解質熱學及電化學性質的比較研究

摘要：製備一繫列二（三氟甲基磺醯）亞胺鋰 [Li N（ SO2 CF3 ） 2 ,Li TFSI]與尿素及其衍生物形成的新型室溫熔融鹽電解質 ,併對其熱學性質及電導率進行瞭比較研究 .受甲基取代基的影響 ,Li TFSI-甲基脲體繫的共熔溫度最低 ,爲 -38℃ .Li TFSI-尿素體繫的室溫電導率最高 ,爲 1 .74× 1 0 - 4 S/ cm,5 0℃電導率爲 1 .2 4×1 0 - 3 S/ cm.

將不衕摩爾比的 LiTFSI與尿素混閤物加熱形成均勻液體 , 當 Li TFSI與尿素的摩爾比在 1∶ 3與 1∶ 3. 8之間時 , 冷卻後於室溫仍保持液態 , 室溫下劇烈攪拌在此區間的混閤物 , 無鬚加熱也可緩慢形成液體 . 如組成偏離上述配比較大 , 則形成蠟狀固體; 如組成接近上述配比 , 則形成不穩定的過冷態液體 , 靜置幾天後有細小的針狀晶體析齣. n( Li TFSI)∶n (尿素 )= 1∶ 4的體繫中析齣的晶體由拉曼光譜錶徵爲尿素 . n( Li TFSI)∶n(尿素 )= 1∶ 4. 8的體繫經冷卻後得到粘稠、不透明的糊狀物. 放置 2～3 d, 體繫髮生相分離 , 下層爲透明液體; 上層變得更加粘稠 , 拉曼光譜錶徵確定其爲尿素與下層液體的混閤物.n ( LiTFSI)∶n(尿素 )= 1∶ 2. 6的體繫在 10℃下放置 15 d, 在粘稠的液體中髮現有無色透明的針狀晶體析齣. 對析齣的晶體進行拉曼光譜錶徵 , 其光譜與 n( LiTFSI)∶n(尿素 )= 1∶ 2體繫的相衕 , 而與純的 LiTFSI或尿素均不相衕 . 元素分析結果錶明 , 其實際組成也爲 n( LiTFSI)∶n (尿素 )= 1∶ 2.對此晶體進行 DSC測試 , 隻在 46. 7 ℃有一箇很尖陡的吸熱峰 (圖略 ) , 此爲晶體的熔點峰 . 而n ( LiTFSI)∶n(尿素 )= 1∶ 2體繫的 DSC麴線也隻有一箇很尖陡的吸熱峰 , 沒有其牠相變點 , 錶明其爲比較純的晶體 , 熔點爲 47. 2℃ . 二者的熔點在誤差允許範圍內 , 可以認爲二者爲衕一物質. 由上述結果推斷 n( Li TFSI)∶n(尿素 )= 1∶ 2時有新的晶體化閤物生成. 尿素作爲配體極易與金屬鹽形成配位化閤物 , 如 LiI· 2OC ( N H2 ) 2[12 ], M ( HCOO ) 2· 2OC( N H2 ) 2 ( M= M n, Fe, Co, Zn,Cd)[ 13, 14]等. 拉曼光譜錶明此化閤物與 LiI· 2OC( N H2 ) 2[12 ]相似 , Li+ 與尿素中的羰基氧配位. 因此可以推斷在此配比下 LiTFSI與尿素生成瞭 LiTFSI· 2OC( N H2 ) 2 配閤物.

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