PDF《新型锂离子电池电解液添加剂的合成与应用》

3 种碳酸酯衍生物作为锂离子电池电解液添加剂进行了研究, 探讨 了苯环上线型和环型碳酸酯的取代个数对锂离子电池性能的影响. Fig.1 Molecular structures of three kinds of compounds

1 实验部分 1.1 试剂与仪器 对苯二甲酰氯(纯度 99%)和1,3,5?均苯三甲酰氯(纯度 998%), 阿拉丁试剂(上海)有限公司;

四 氢呋喃(分析纯), 天津市化学试剂供销中心;

二氯甲烷(分析纯), 天津市富起化工有限公司;

丙酮 (分析纯), 天津市化学试剂一厂;

氩气(纯度 99? 999%), 惠州市惠阳华隆工业气体有限公司;

铝箔 (电池级), 广东嘉元科技股份有限公司;

电解液[1 mol/ L LiPF6 / EC+DMC(体积比

1 ∶ 1)], 广州天赐 高新材料股份有限公司;

球化石墨(电池级), 江门市荣炭电子材料公司;

聚偏二氟乙烯(电池级), 亚 什兰集团公司;

导电石墨和中间相炭微球(MBMC)(电池级), 上海汇平化工有限公司. VECTOR

22 型傅里叶变换红外光谱仪(德国 Bruker 公司);

AV300 型核磁共振波谱仪(德国 Bruker 公司);

5V5mA 高精度电池性能测试系统(深圳市新威尔电子有限公司), 放电截止电压 0?

005 V, 充 电截止电压 2?

000 V, 充放电电流强度为 0? 1C;

IM6e 电化学工作站(德国 Zahner 公司), 测试频率范围

10 kHz~100 mHz, 振动电压

5 mV, 从高频到低频扫描;

KYKY?EM3200A 扫描电子显微镜(北京中科科 仪股份有限公司). 1.2 实验过程 1.2.1 双(2,3?环碳酸甘油酯)对苯二甲酸酯的合成 将碳酸甘油酯(碳酸甘油酯的具体合成方法参照 文献[28])和对苯二甲酰氯(摩尔比为

2 ∶ 1)以无水四氢呋喃作溶剂, 在0℃且氮气保护的条件下反应

4 h, 生成双(2,3?环碳酸甘油酯) 对苯二甲酸酯粗产物, 粗产物在二氯甲烷溶剂中重结晶得到纯净 产物, 产率 30?

6 %.

1 H NMR(400 MHz, DMSO?d6 ), δ: 8?

12 ~ 8? 03(m, 4H), 5?

25 ~ 5? 16(m, 2H), 4? 70~4? 58(m, 4H), 4? 58~4? 43(m, 4H). FTIR, ? ν/ cm-1 : 3060, 2945, 1722, 1130. 1.2.2 三(2,3?环碳酸甘油酯)均苯三甲酸酯的合成 将碳酸甘油酯和 1,3,5?均苯三甲酰氯(摩尔比为 3?

5 ∶ 1)以无水丙酮作溶剂, 在0℃且氮气保护条件下反应

12 h, 生成三(2,3?环碳酸甘油酯)均苯三甲 酸酯粗 产物, 粗产物在蒸馏水中多次洗涤得到纯净产物, 产率74? 95%.

1 H NMR (

400 MHz, DMSO?d6 ), δ: 8? 74~8? 62(s, 3H), 5? 22(dd, J = 7? 8, 5?

2 Hz, 3H), 4? 84~4? 62(m, 6H), 4? 62~4?

42 (m, 6H). FTIR, ? ν/ cm-1 : 3084, 2924, 1735, 1164, 1091. 1.2.3 四(2,3?环碳酸甘油酯)均苯四甲酸酯的合成 将碳酸甘油酯和 1,2,4,5?均苯四甲酰氯(参照文 献[30]方法合成)(摩尔比为

5 ∶ 1)以无水丙酮作溶剂, 在0℃且氮气保护的条件下反应

12 h, 生成四 (2,3?环碳酸甘油酯) 均苯四甲酸酯粗产物, 粗产物在二氯甲烷溶剂中重结晶得到纯净产物, 产率

8 5

8 1 高等学校化学学报Vol.38 25? 46%.

1 H NMR(400 MHz, DMSO?d6 ), δ: 8? 17(s, 2H), 5?

21 ~ 5? 09(m, 4H), 4? 61(dd, J = 15? 0, 5?

7 Hz, 8H), 4? 54~4? 42(m, 8H). FTIR, ? ν/ cm-1 : 3042, 2937, 1732, 1170, 1105. 1.2.4 电解液的制备 采用

1 mol/ L LiPF6 / EC+DMC(体积比

1 ∶ 1)作为基础电解液体系, 根据添加剂 在该电解液中的溶解度, 确定添加剂的加入量质量分数分别为 0? 5%, 0? 7%和1? 0%. 移取一定量的基 础电解液并称取相应质量的添加剂于试剂瓶中, 充分摇匀使其溶解完全, 放置备用. 所有电解液的配 制过程均在氩气( Ar) 氛围 Su........