阻止咪唑阳离子的还原分解的原因及方法

锂离子电池正极材料可以直接在许多咪唑类室温离子液体电解质中进行有效的嵌、脱锂循环，然而由于石墨负极的嵌、脱锂电位低于咪唑阳离子的还原分解电位，电极在未达到嵌锂电位[0．7V(vs．Li／Li+)』时，咪唑阳离子便在石墨表面剧烈还原分解，阳离子的还原一方面破坏了电解质本身的性质，另一方面，虽然不至于使石墨发生像在PC基有机液体电解质中的结构层离现象，但也在很大程度上破坏石墨的表面，甚至内部结构，所以为使石墨负极在其中进行嵌、脱锂循环，必须设法阻止咪唑阳离子的还原分解。
为阻止咪唑阳离子在石墨表面的还原分解，H01zapfel在lm01／LLiPF6／EMLTFSI电解质中添加体积分数为5％的VC作为成膜添加剂，使其在咪唑阳离子分解之前有效的钝化石墨0100200300400容量／(mA．h／9)图710石墨电极在lmol／LLiPF~／EMI-TFSI离子液体电解质中的首次恒电流充电曲线表面，从而阻止了咪唑阳离子在电极充电过程中的分解，使得石墨负极可以在其中进行有效的嵌、脱锂循环。Holzapfel以Li4Ti5012作对电极，研究了一种人工石墨(SFG44)负极在添加体积分数为5％VC的1m01／LLiPF6／EMI—TFSI离子液体电解质中的电化学性能(见图7—11)，得到电极的可逆容量高达350mA．h／g，循环100次后没有明显的容量损失。使用扫描电镜观察电极完成电化学循环后的形貌，证实只有使用添加剂VC后才能改善电极的形貌，其原因则是由于SEI膜的形成对石墨电极起了保护作用。除VC以外，其它成膜添加剂，如ES和丙烯腈，也能够在这种室温离子液体电解质中显示出较好的成膜作用，但成膜效果均不如VC。当然，正如有机液体电解质中添加剂的优化一样，在室温离子液体电解质中优选出最佳的添加剂体系同样需要艰苦细致的工作。
当然，LiC002电极即使在不加VC的1mol／LLiPF6／EMI-TFSI也能显示优良的电化学性能，由于VC是一种对正极友好的添加剂，加入VC后也有助于在正极表面形成钝化膜，所以LiC002在含VC添加剂的室温离子液体电解质中比其在传统有机电解质中有着更好的稳定性。尽管如此，由于咪唑类离子液体的电化学窗口不够宽，使用这种电解质实现高压正极材料LiC002、LiMn2()4与低压炭负极材料的组合几乎是不可能的，所以这类电解质只能适用于电压不高(3V级)的锂离子电池，比如Li4TisOl2咪唑类离子液体电解质LiC002电池和咪唑类离子液体电解质LiC002电池等，而不是高压锂离子电池(4V级)优先考虑的电解质体系。