Artykuł metodologiczny

Synteza elektrolitów na bazie cieczy jonowych, montaż akumulatorów litowo-jonowych i pomiary wydajności w wysokiej temperaturze

DOI:

10.3791/54864

⸱

20 grudnia 2016

 ,  , 
1Department of Chemistry, Boston University, 2Department of Biomedical Engineering, Boston University, 3Department of Medicine, Boston University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj opisujemy protokoły przygotowania elektrolitów z soli jonowej bis(trifluorometanu)sulfonimidu litu na bazie fosfonu i soli bis(trifluorometanu)sulfonimidu, oraz montażu niepalnej i działającej w wysokiej temperaturze baterii litowo-jonowej.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niestabilność chemiczna tradycyjnego elektrolitu pozostaje problemem bezpieczeństwa w powszechnie stosowanych urządzeniach do magazynowania energii, takich jak akumulatory litowo-jonowe. Akumulatory litowo-jonowe do stosowania w urządzeniach pracujących w podwyższonych temperaturach wymagają stabilnych termicznie i niepalnych elektrolitów. Ciecze jonowe (IL), które są niepalnymi, nielotnymi, stabilnymi termicznie stopionymi solami, są idealnym zamiennikiem obecnie stosowanych łatwopalnych i niskowrzących elektrolitów rozpuszczalników organicznych. Poniżej opisujemy procedury mające na celu: 1) syntezę mono- i difosfoniowych cieczy jonowych w połączeniu z anionami chlorkowymi lub bis(trifluorometano)sulfonimidowymi (TFSI); 2) pomiar właściwości termicznych i stabilności tych cieczy jonowych za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) i termicznej analizy grawimetrycznej (TGA); 3) pomiar właściwości elektrochemicznych cieczy jonowych metodą woltamperometrii cyklicznej (CV); 4) przygotować elektrolity zawierające bis(trifluorometano)sulfonamid litu; 5) Zmierz przewodność elektrolitów w funkcji temperatury; 6) zmontuj baterię pastylkową z dwoma elektrolitami wraz z anodą litowo-metalową i katodą LiCoO2; i 7) ocenić wydajność baterii w temperaturze 100 °C. Dodatkowo opisujemy wyzwania związane z realizacją, a także wnioski uzyskane podczas przeprowadzania tych eksperymentów.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Baterie litowo-jonowe to urządzenia, które przekształcają energię między energią elektryczną a energią chemiczną i zapewniają wygodny sposób przechowywania i dostarczania energii na żądanie i w ruchu. Obecnie akumulatory litowo-jonowe dominują na rynku przenośnej elektroniki ze względu na ich wysoką gęstość energii i możliwość ponownego ładowania, i są interesujące w zastosowaniach na dużą skalę i specjalistycznych, takich jak wiercenie otworów wiertniczych i motoryzacja. 1-5 Baterie składają się z czterech podstawowych elementów: katody, anody, separatora i elektrolitu. Podczas gdy skład chemiczny dwóch elektrod dyktuje teoretyczną gęstość energii akumulatora, bezpieczeństwo i temperatura pracy są ograniczone głównie przez materiał elektrolitu. 6-9 Elektrolity rozpuszczalników organicznych na bazie węglanów (np. węglan dimetylu (DMC) i węglan etylenu (EC)) są szeroko stosowane w akumulatorach litowo-jonowych ze względu na ich niską lepkość, wysoką przewodność i wysoką rozpuszczalność soli litu. Co więcej, niektóre kombinacje rozpuszczalników węglanowych (DMC/EC) tworzą również stabilny interfejs elektrolitu stałego (SEI), zapobiegając w ten sposób reakcjom degradacji między elektrolitem a elektrodą i wydłużając żywotność baterii. Jednak rozpuszczalniki węglanowe mają niską temperaturę wrzenia i zapłonu, co ogranicza temperaturę pracy akumulatorów litowo-jonowych do poniżej 55 °C, co może powodować poważne problemy z bezpieczeństwem w przypadku zwarcia. 10,11

Ciecze jonowe to klasa soli, które mają temperaturę topnienia poniżej 100 °C.12 W przeciwieństwie do typowych soli nieorganicznych, ciecze jonowe mają szeroki zakres cieczy i mogą być płynne w temperaturze pokojowej. Ciecze jonowe składają się z jednego lub wielu organicznych centrów kationowych, takich jak imidazol, fosfonia, pirydyn lub amon i są połączone z anionem nieorganicznym lub organicznym, takim jak metanosulfonian, heksafluorofosforan lub halogenek. 13,14 Szeroka gama możliwych kombinacji kationów i anionów pozwala na uzyskanie dużej liczby kompozycji o właściwościach przestrajających. Ponadto silne oddziaływania jonowe w cieczach jonowych skutkują znikomą prężnością pary, niepalnością oraz wysoką stabilnością termiczną i elektrochemiczną. 15,16

Zastąpienie konwencjonalnych elektrolitów cieczami jonowymi jest jednym z rozwiązań, które rozwiązuje nieodłączne problemy związane z bezpieczeństwem obecnych akumulatorów litowo-jonowych i może umożliwić zastosowania w wysokich temperaturach. 17-27 Aby zilustrować ogólne metody przetwarzania syntetycznego i materiałowego stosowane do konstruowania akumulatorów litowo-jonowych zawierających ciecze jonowe do zastosowań w wysokich temperaturach, opisano syntezę, właściwości termiczne i charakterystykę elektrochemiczną mono- i difosfoniowych cieczy jonowych w połączeniu z anionem chlorkowym (Cl) lub bis(trifluorometanem)sulfonimidem (TFSI). Różne stężenia bis(trifluorometanu)sulfonimidu litu (LiTFSI) są następnie dodawane do cieczy jonowych fosfoniowych w celu uzyskania elektrolitów. Opierając się na wydajności elektrolitów fosfonowych TFSI z dodatkiem LiTFSI w porównaniu z analogami chlorków, ogniwo pastylkowe jest zbudowane z elektrolitów TFSI z mono- lub di-fosfonem wraz z anodą metalową Li i katodą LiCoO2. Na koniec wydajność baterii jest oceniana w temperaturze 100 °C dla dwóch różnych baterii pastylkowych. Szczegółowe procedury, wyzwania związane z ich wykonaniem oraz wnioski uzyskane podczas przeprowadzania tych eksperymentów opisano poniżej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1.Synteza mono- i di-fosfoniowych cieczy jonowych w połączeniu z anionami chlorkowymi (Cl) i bis(trifluorometan)sulfonimidowymi (TFSI)

UWAGA: Opisano procedurę dla mono-fosfoniowej cieczy jonowej posiadającej trzy heksylowe i jeden decylowy łańcuch alkilowy otaczający kation fosfonowy, a ta ciecz jonowa jest w skrócie mono-HexC10Cl. Tę samą procedurę powtarza się przy użyciu 1,10-dichlorodekanu w celu uzyskania cieczy jonowej di-fosfoniowej o wysokiej wydajności, a ta ciecz jonowa jest w skrócie di-HexC10Cl.

  1. W komorze rękawicowej pod wpływem argonu odważyć triheksylofosfinę (8,3 g, 29 mmol) za pomocą szklanej pipety i przelać do naczynia ciśnieniowego o grubych ściankach. Następnie dodaj 1-chlorodekan (5,22 g, 29,6 mmol) za pomocą szklanej pipety do tego samego naczynia. Zakryj naczynie zawierające mieszaninę tuleją z PTFE
    2. .
  2. Cieplić otrzymaną mieszaninę pod argonem do temperatury 140 °C przez 24 godziny, mieszając w celu uzyskania mono-HexC10Cl. Mieszanina stanie się lepka.
  3. Umieścić mieszaninę w wysokiej próżni w temperaturze 140 °C, mieszając w celu usunięcia wszelkich pozostałych lotnych materiałów wyjściowych w celu otrzymania surowego mono-HexC10Cl.
    1. W celu oczyszczenia ekstrahować mono-HexC10Cl z surowej mieszaniny, używając około 10 ml 1:1 dichlorometanu (DCM) do nasyconego roztworu chlorku sodu (solanki) w rozdzielaczu o pojemności 250 ml. Zbierz fazę DCM. Powtórz proces ekstrakcji trzy razy.
    2. Połączyć 15 ml zebranych roztworów DCM zawierających produkt i odparować rozpuszczalnik za pomocą wyparki obrotowej w celu uzyskania produktu mono-HexC10Cl.
  4. Rozpuścić mono-HexC10Cl (7,75 g, 16,74 mmol) w 10 ml DCM i dodać LiTFSI (6,25 g, 21,76 mmol), wstępnie rozpuszczony w 10 ml wody dejonizowanej. Zakryj powstałą mieszaninę i mieszaj ją w temperaturze pokojowej przez 24 godziny.
  5. Ekstrahować mono-HexC10TFSI z mieszaniny za pomocą rozdzielacza o pojemności 250 ml wypełnionego około 20 ml DCM. Powtórz proces ekstrakcji trzy razy. Połącz rozwiązania DCM.
  6. Dodać 1-2 krople roztworu 1 NAgNO3 do 1 ml fazy DCM, aby potwierdzić całkowitą eliminację anionów chlorkowych z fazy organicznej. Biały osad zostanie wyprodukowany, jeśli aniony chlorkowe pozostaną w roztworze. Powtarzaj etap ekstrakcji, aż nie wytworzy się biały osad.
  7. Dodać 1 g bezwodnegoMgSO4 do roztworu DCM, wymieszać mieszaninę, a następnie zdekantować wysuszony roztwór DCM. Następnie odparować rozpuszczalnik przez odparowanie obrotowe. Wydajność jest zwykle większa niż 98%.
  8. Powtórzyć tę samą procedurę, stosując 1,10-dichlorodekan, aby otrzymać dwie di-fosfoniowe ciecze jonowe, di-HexC10Cl i di-HexC10TFSI, z wysoką wydajnością.
  9. Scharakteryzować ciecze jonowe za pomocą 1H, 13C i 19F NMR w chloroformie deuterowanej (przesunięcie 7.24) i przesłać próbki do analizy pierwiastkowej i analizy spektrometrii mas.

2. Charakterystyka cieczy jonowych

  1. Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)
    1. Odważyć od 5 do 10 mg cieczy jonowej (zapisać rzeczywistą masę) i dodać ją do środka aluminiowej szalki na próbki, która jest następnie hermetycznie zamykana. Upewnij się, że wykonasz ten krok sprawnie, ponieważ ciecze jonowe są higroskopijne, a waga zmieni się, jeśli zostanie pozostawiona na stałe.
    2. Załadować szalkę na próbkę i nieobciążoną (referencyjną) szalkę do różnicowego kalorymetru skaningowego. Należy upewnić się, że próbkę i szalkę referencyjną umieszczono w odpowiednim miejscu, zgodnie z konkretnym zastosowanym DSC.
    3. Zaprogramuj rampę temperatury i cykl chłodzenia: 1) podgrzej od -70 °C do 200 °C z szybkością ogrzewania 10 °C/min, 2) schłodź do -70 °C z szybkością chłodzenia 5 °C/min i 3) powtórz cykl grzania-chłodzenia trzy razy.
    4. Analizując ślad termiczny, należy określić temperaturę topnienia (Tm), krystalizację (Tc) i temperatury zeszklenia (Tg) (jeśli dotyczy).
  2. Termiczna analiza grawimetryczna (TGA)
    1. Wyczyść i wytaruj platynową miskę na ruchomym ramieniu TGA. Dodaj 5 do 10 mg płynu jonowego na patelnię. Dotykaj patelni tylko za pomocą pęsety.
    2. Podgrzać próbkę w temperaturze od 20 do 500 °C z szybkością ogrzewania 10 °C/min.
    3. Zidentyfikuj temperaturę rozkładu, w której traci się 10% pierwotnej masy próbki. W przypadku długoterminowych badań stabilności należy podgrzewać próbkę w ustalonej temperaturze przez dłuższy czas i monitorować utratę masy.
  3. Pomiary lepkości
    1. Za pomocą szklanej pipety umieścić 1 ml cieczy jonowej na stopniu Peltiera kontrolowanego reometru odkształcającego. Upewnij się, że aluminiowa płyta jest całkowicie pokryta cieczą jonową.
    2. Użyj równoległej aluminiowej płytki (lub stożka) o średnicy 20 mm i ustaw odstęp między płytką aluminiową a górną powierzchnią próbki na 1,0 - 2,0 mm we wszystkich przebiegach.
    3. Aby zminimalizować wpływ wilgoci w powietrzu, pomiary należy wykonywać w worku rękawicowym wypełnionym gazowym azotem.
    4. Przed każdym badaniem należy wstępnie ścinać próbkę z szybkością ścinania 100 Hz przez 10 sekund, aby wyeliminować jakąkolwiek fizyczną pamięć próbki, a następnie wykonać 15-minutowy krok równowagi, aby próbka osiągnęła stan ustalony.
    5. Wyznacz liniowy obszar lepkosprężysty (LVR) za pomocą oscylacyjnego przemiatania odkształcenia ze stałą częstotliwością (1 Hz) o amplitudzie odkształcenia od 0,1 do 10%.
    6. Wybierz szczep, który leży w LVR i wykonaj oscylacyjne przemiatanie częstotliwości od 0,1 do 10 Hz. Określ złożoną lepkość przy określonej częstotliwości i odkształceniu.
    7. Wykonać oscylacyjne przemiatanie temperatury kontrolowane przez oprogramowanie przyrządu od 10 °C do 95 °C z krokami co 5 °C i 1-minutową równowagą dla każdej temperatury. Zdefiniuj odkształcenie i częstotliwość, na przykład odpowiednio na 1,0% i 1 Hz. Odczytywane są złożone lepkości w różnych temperaturach.
  4. Pomiary przewodności
    1. Suszyć ciecz jonową w temperaturze 100 °C w wysokiej próżni przez 12 godzin, aby usunąć śladowe ilości wilgoci przed badaniem.
    2. W komorze rękawicowej w atmosferze argonu załaduj około 4 ml próbki do probówki, upewnij się, że dodałeś wystarczającą ilość próbki, aby całkowicie zanurzyć taśmę czujnikową sondy przewodności.
    3. Użyj bloku grzewczego, aby kontrolować temperaturę i utrzymywać mieszanie podczas pomiaru, aby zachować jednorodność.
    4. Odczytaj przewodność w każdej temperaturze po 30-minutowym czasie równowagi.
  5. Woltamperometria cykliczna (CV)
    1. Zamontuj system trzech elektrod litowo-litowo-platynowych w schowku rękawicowym w atmosferze argonu.
    2. Naładuj naczynie cieczą jonową i upewnij się, że wszystkie elektrody są zanurzone w cieczy jonowej. Uszczelnij naczynie pod argonem.
    3. Utrzymuj naczynie w żądanej temperaturze przez 20 minut. Zwiększaj szybkość potencjału przy 1 mV/s między -0,2 V a 6,5 V w stosunku do Li+/Li.

3. Przygotowanie elektrolitów

  1. Wysuszyć ciecz jonową w wysokiej próżni w temperaturze 80 °C przez noc, dokładnie mieszając, aby zapewnić usunięcie śladowych ilości wody.
  2. Suszyć LiTFSI w temperaturze 70 °C przez trzy dni w piecu próżniowym.
  3. Przenieść bezwodną ciecz jonową i sól LiTFSI do schowka na rękawiczki.
  4. Dodać ciecz jonową (np. mono-HexC10TFSI, 4,50 g, 6,4 mmol) i LiTFSI (1,83 g, 6,4 mmol) do kolby suszonej w piecu zawierającej mieszadło. Mieszaj mieszaninę przez noc, aż będzie jednorodna, aby uzyskać stężenie 1,6 M dla elektrolitu.

4. Produkcja baterii litowo-jonowej pastylkowej

  1. W schowku na rękawiczki w atmosferze argonu umieść jedną sprężynę i jeden krążek ze stali nierdzewnej w dolnej pokrywie ogniwa pastylkowego. Umieść elektrodę LiCoO2 o średnicy 12.7 mm (24 mg) w tarczy ze stali nierdzewnej.
  2. Namoczyć dwa kawałki separatorów (porowate membrany polipropylenowe) w wyżej przygotowanym elektrolicie z cieczy jonowej w temperaturze 60 °C na płycie grzejnej przez 15 minut.
  3. Dodaj ciekły jonowy elektrolit do powierzchni katody LiCoO2, aż materiał zostanie całkowicie pokryty elektrolitem (≈ 0,5 ml).
  4. Umieść separatory nasączone elektrolitem w środku ogniwa pastylkowego. Następnie dodaj jeszcze kilka kropli elektrolitu z cieczy jonowej (kilka mikrolitrów) na separatory.
  5. Wytnij kawałek litu metalowego o średnicy 12,7 mm w schowku na rękawiczki. Umieść lit metaliczny na separatorach.
  6. Zakryj pojemnik na monety i zamknij go zaciskarką w schowku na rękawiczki.
  7. Przenieś baterię pastylkową z schowka na rękawiczki i odstaw ją na 12 godzin przed rozpoczęciem testów baterii/elektrochemicznych.

5. Wydajność baterii przy 100 °C

  1. Umieść baterię pastylkową w piekarniku pracującym w temperaturze 100 °C, który posiada mały otwór w tylnej ściance, w którym zostały nawleczone ze stanowiska do badań elektrochemicznych. Podłącz baterię pastylkową do stacji badań elektrochemicznych.
  2. Pozostawić ogniwo w temperaturze 100 °C na 30 minut, aby zrównoważyć się do temperatury.
  3. Wybierz cykl galwanostatycznego ładowania i wyładowań na stanowisku badań elektrochemicznych. Ustaw numer cyklu na 500.
  4. Ustaw prąd ładowania na 500 μA, a górną granicę napięcia na 4,2 V. Ustaw czas odpoczynku 60 sekund przy 0 V po każdym ładowaniu.
  5. Ustaw prąd rozładowania na 500 μA, a dolną granicę napięcia na 3,0 V. Ustaw czas odpoczynku 60 sekund przy 0 V po każdym rozładowaniu.
  6. Rozpocznij cykl ładowania i rozładowania przy prądzie 500 μA w zakresie od 3,0 V do 4,2 V za pomocą oprogramowania. Oceń moc wyjściową ładunku w stosunku do czasu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ciecze jonowe, mono-HexC10Cl i di-HexC10Cl, zostały przygotowane w wyniku reakcji nukleofilowej, a następująca po niej reakcja wymiany halogenków dała odpowiednio ciecze jonowe mono-HexC10TFSI i di-HexC10TFSI (Rysunek 1A). 14 Wszystkie cztery ciecze jonowe były bezbarwnymi i lekko lepkimi cieczami (ryc. 1B). Reprezentatywny 1H NMR cieczy jonowej mono-HexC10TFSI pokazano na rysunku 1C, a wraz ze spektrometrią mas i da...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nasze podejście do opracowywania niepalnych i wysokotemperaturowych funkcjonalnych akumulatorów litowo-jonowych obejmuje syntezę nowych elektrolitów z cieczy jonowych, a następnie ich ocenę w prototypowych ogniwach pastylkowych. W szczególności elektrolity na bazie mono-HexC10TFSI i di-HexC10TFSI przetestowano w ogniwie pastylkowym wyposażonym w anodę litowo-metalową i katodę LiCoO2 . Kluczowymi krokami w ramach tego podejścia są: 1) identyfikacja elektrolitu ołowiowego zgodnie z zestawem specyfikacji projekto...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten artykuł był częściowo wspierany przez BU i Advanced Energy Consortium:

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Olej silikonowySigma-Aldrich85409
Wodorotlenek potasuSigma-Aldrich221473Korozyjny
Parownik obrotowyBuchiR-124
Pompa wysokopróżniowaWelch8907
Azot o ultra wysokiej czystościGaz powietrznyNI UHP300Gaz sprężony
Tetrahydrofuran, stabilizowany z BHTPharmco-Aaper346000łatwopalny. Suszone przed użyciem.
DichlorometanPharmco-Aaper313000Łatwopalny, toksyczny.
Lejek separacyjny (1 L)Fisher Scientific13-678-606
Siarczan soduSigma-Aldrich239313
Etanol, absolutnyPharmco-Aaper111USP200Łatwopalny, toksyczny.
Lejek BuchneraFisher ScientificFB-966-F
MetanolPharmco-Aaper339000ACSŁatwopalny, toksyczny.
Trietyloamina (bezwodna)Sigma-Aldrich471283Toksyczna, łatwopalna, szkodliwa dla środowiska
Szklana strzykawkaHamilton Company1700-series
Deuterowany chloroformCambridge Isotopes Laboratories, Inc.DLM-29-10Toksyczny
instrument magnetycznego rezonansu jądrowegoVarianV400
WodórAirgasHY HP300Wysoce łatwopalny.
HexanesPharmco-Aaper359000ACS Toksyczny, łatwopalny.
Różnicowy kalorymetr skaningowyTA InstrumentsQ100
N,N-dimetyloformamidSigma-Aldrich227056Toksyczny, łatwopalny.
TriheksylofosfonTCI AmericaToksyczny, łatwopalny.
1-ChlorodecanSigma-AldrichToksyczny, łatwopalny.
Sól litowa bis(trifluorometanu)sulfonimiduSigma-AldrichHydrofilowy
1,10-dichlorodekanSigma-AldrichToksyczny, łatwopalny.
Termiczna analiza grawimetryczna (TGA)TA Q50Przyrządy
Różnicowy kalorymetr skaningowy (DSC)TA Q100Przyrządy
Reometr z kontrolowanym odkształceniemAR 1000 
Miernik przewodności ConsortK9124-elektrodowe ogniwo
Potencjostat/GalwanostatPrinceton Badania stosowane VersaStat MC4 Badania elektrochemiczne
SeparatoryCelgard C480 polipropylen/polietylen
Ogniwa pastylkowe CR2032MTI Corp.EQ-CR2032-CASE
Elektroda LiCoO2 MTI Corp.EQ-CR2032Materiał katody
litowo-metalicznej Alfa Aesar10769Materiał anody
Przekładka ze stali nierdzewnejMTI Corp.EQ-CR20-Spacer304-0215.5 mm x 0.2 mm
Sprężyna falistaMTI Corp.EQ-CR20WS-Spring304
Elektryczna zaciskarka do baterii pastylkowychMTI Corp.MSK-160D
Schowek rękawicowyMbraunPraca bez wody, bez tlenu
, TATA Średnica

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Armand, M., Tarascon, J. -M. Building better batteries. Nature (London). 451, 652-657 (2008).
  2. Linden, D., Reddy, T. B. Handbook of batteries. , 3rd edn, McGraw-Hill Education. (2002).
  3. Scrosati, B., Garche, J. Lithium batteries: Status, prospects and future. J. Power Sources. 195, 2419-2430 (2010).
  4. Goodenough, J. B., Park, K. -S. The Li-Ion Rechargeable Battery: A Perspective. J. Am. Chem. Soc. 135, 1167-1176 (2013).
  5. Scrosati, B., Hassoun, J., Sun, Y. -K. Lithium-ion batteries. A look into the future. Energ. Environ. Sci. 4, 3287-3295 (2011).
  6. Tarascon, J. -M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
  7. Goodenough, J. B., Kim, Y. Challenges for Rechargeable Li Batteries. Chem. Mater. 22, 587-603 (2010).
  8. Etacheri, V., Marom, R., Elazari, R., Salitraa, G., Aurbach, D. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: a review. Energ. Environ. Sci. 4, 3243-3262 (2011).
  9. Feng, X., et al. Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry. J. Power Sources. 255, 294-301 (2014).
  10. Hammami, A., Raymond, N., Armand, M. Lithium-ion batteries: Runaway risk of forming toxic compounds. Nature. 424, 635-636 (2003).
  11. Xu, K. Nonaqueous liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4417 (2004).
  12. Ohno, H. Electrochemical Aspects of Ionic Liquids. , John Wiley & Sons. (2005).
  13. Wasserscheid, P., Welton, T. Ionic Liquids in Synthesis. , Wiley-VCH. (2003).
  14. Wathier, M., Grinstaff, M. W. Synthesis and properties of supramolecular ionic networks. Journal of the American Chemical Society. 130, 9648-9649 (2008).
  15. Gebresilassie Eshetu, G., Armand, M., Scrosati, B., Passerini, S. Energy storage materials synthesized from ionic liquids. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 13342-13359 (2014).
  16. Armand, M., Endres, F., MacFarlane, D. R., Ohno, H., Scrosati, B. Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future. Nat. Mater. 8, 621-629 (2009).
  17. Xu, K. Electrolytes and interphases in Li-ion batteries and beyond. Chem. Rev. 114, 11503-11618 (2014).
  18. Sakaebe, H., Matsumoto, H. N-Methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PP13-TFSI) - novel electrolyte base for Li battery. Electrochem. Commun. 5, 594-598 (2003).
  19. Paillard, E., et al. Electrochemical and Physicochemical Properties of PY14FSI-Based Electrolytes with LiFSI. J. Electrochem. Soc. 156, A891-A895 (2009).
  20. Tsunashima, K., Sugiya, M. Physical and electrochemical properties of low-viscosity phosphonium ionic liquids as potential electrolytes. Electrochem. Commun. 9, 2353-2358 (2007).
  21. Nakagawa, H., et al. Application of nonflammable electrolyte with room temperature ionic liquids (RTILs) for lithium-ion cells. J. Power Sources. 174, 1021-1026 (2007).
  22. Fuller, J., Carlin, R. T., Osteryoung, R. A. The Room Temperature Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate: Electrochemical Couples and Physical Properties. J. Electrochem. Soc. 144, 3881-3886 (1997).
  23. Mun, J., et al. Electrochemical stability of bis(trifluoromethanesulfonyl)imide-based ionic liquids at elevated temperature as a solvent for a titanium oxide bronze electrode. J. Power Sources. 194, 1068-1074 (2009).
  24. Garcia, B., Lavallée, S., Perron, G., Michot, C., Armand, M. Room temperature molten salts as lithium battery electrolyte. Electrochim. Acta. 49, 4583-4588 (2004).
  25. Lewandowski, A., Świderska-Mocek, A. Ionic liquids as electrolytes for Li-ion batteries-an overview of electrochemical studies. J. Power Sources. 194, 601-609 (2009).
  26. Galiński, M., Lewandowski, A., Stępniak, I. Ionic liquids as electrolytes. Electrochim. Acta. 51, 5567-5580 (2006).
  27. Lin, X., et al. Thermally-responsive, nonflammable phosphonium ionic liquid electrolytes for lithium metal batteries: operating at 100 degrees celsius. Chem. Sci. 6, 6601-6606 (2015).
  28. Xu, K. Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithium-Based Rechargeable Batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4418 (2004).
  29. Armand, M. Polymer solid electrolytes-an overview. Solid State Ionics. 9-10, 745-754 (1983).
  30. Meyer, W. H. Polymer electrolytes for lithium-ion batteries. Adv. Mater. 10, 439-448 (1998).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Ionic Liquid ElectrolytesLithium Ion BatteriesHigh Temperature PerformanceDifferential Scanning CalorimetryThermal Gravimetric AnalysisCyclic VoltammetryConductivity MeasurementsCoin Cell AssemblyCharge Discharge CyclingThermal Stability Analysis

Powiązane artykuły