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1、3 2 6中国长沙2 0 0 5 年5 月中国储能电池与动力电池及。：毽材料学术研讨会室温离子液体绿色电解液稳定性研究章正熙，高旭辉，杨立+( 上海交通大学化学化工学院上海2 0 0 2 4 0 )1 引言由于环保的需要，对清洁能源有更大的期待。有机溶剂与无机盐组成的传统电解液的固有的缺陷使其无法适应发展的需要，因此寻找新型的绿色电解液迫在眉睫。室温离子液体( r o o mt e m p e r a t u r ei o n i cl i q u i d ) 也称为室温熔融盐( r o o mt e m p e r a t u r em o l t e ns a l t ) ，即在较宽的温度
2、范围( 包括室温) 内完全由离子组成的液体物质，具有高的离子电导率、宽的电化学窗口、极低的蒸汽压及较好的热稳定性等一系列优异的特性，极有可能成为下一代新型绿色电解液。目前研究的离子液体【l 。5 】一般采用甲基咪唑作为阳离子骨架，阴离子主要是B F 4 1 、P F 6 。、T F S I 等。在本文中，笔者选择亲水型甲基烷基咪唑四氟硼酸盐和憎水型甲基烷基咪唑二( 三氟甲基磺酰) 亚胺盐两个系列的室温离子液体，对其稳定性( 电化学稳定性以及热稳定性)进行了系列研究。2 实验部分2 1 仪器与试剂T G A 一7 型热重分析仪( P e r k i nE l m e r ) ；H S V - 1
3、 0 0 电化学工作站( H o k u t oD e n k o ) ；1 甲基咪唑( A c r o s 公司，纯度9 9 ) ；溴乙烷、1 溴丙烷、溴代正丁烷( 化学纯，国药集团化学试剂有限公司) ，蒸馏收集稳定馏分；氟硼酸铵( 化学纯，上海试剂三厂) ；- - ( - - 氟甲基磺酰)亚胺锂( L i T F S I ，分析纯，森田化学工业株式会社) ；其它所用试剂均为分析纯。2 2 离子液体的稳定性研究本文合成的离子液体如表1 所示。电化学窗口采用H S V - 1 0 0 电化学工作站及三电极体系在氩气氛的手套箱中测量。三电极体系中工作电极和对电极为西2 l I l I n 铂盘电
4、极，参比电极为铂丝电极。热稳定性是采用将热重分析仪从2 7 3 K 以1 0 K m i n 的速度升温到9 7 3 K 进行热重分析。 3 结果与讨论3 1 离子液体的电化学窗口从电化学窗口曲线( 图1 ) 以及表2 可以看出，对于同一阴离子系列的离子液体来说，阳离子种类对氧化和还原电位影响不大。B F 4 一及T F S I 系列离子液体电化学窗口分别为3 5 V和4 0 V 左右。对于相同阳离子而言，T F S I 。系列均比B F 4 _ 大，这可能是由于T F S I 体积更大、更弥散的缘故。_ 主垦长沙2 0 0 5 年5 月中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会3 2 7
5、一。_ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ 。_ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ - - - - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ - 。- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - 一离子液体阳离子阴离子E M I B F 4P M I B F 4B M m F 4E M I T F S lP M n 下S lH 3 C H ：C 掣V N C H ，厂：弋 H 3 c H 2 C H 2 C 掣V N C H ，厂= = 、 H 3 C
6、 H 2 C H 2 C H 2 C 掣VN C H ，厂= = 、 H 3 C H 掣V N C H ，厂= 弋H 3 C H 2 C H 掣V N C H ，B M I T F S IH 3 C H 2 C H 2 C HB F 4 B F 4 B F d E ( v )图1 离子液体的线性扫描伏安曲线食 襄墨表2 离子液体的电化学窗口图2 离子液体的T G A 曲线一N _ u v m H3 2 8中国长沙2 0 0 5 年5 月中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会表3 离子液体的热分解温度4 结论实验合成出了以B F ；和T F S I 。为阴离子的甲基咪唑类的离子液体，对产物的稳定性的研究可以得出：1 合成出的离子液体分解温度均高于6 0 0 K ，能够很好的满足大部分的电化学器件的正常使用环境；2 合成的离子液体的电化学窗口都在4 v 左右；对于相同阳离子而言，T F S I - 系列的电化学窗口均比B F 4 。大。参考文献( 略)
