锂电池电解质溶液中离子-溶剂和离子-离子相互作用的谱学研究V. LiClO4/SL体系

锂电池电解质溶液对锂电池的循环效率、工作电压、操作温度和使用寿命等有着重要的影响,是锂电池开发的关键技术之一。LiClO4/环丁砜（SL）体系虽具有较高的粘度,但研究表明［1］,该体系具有非常高的循环效率和热稳定性,因此作为锂电池电解质溶液仍具有一定的应用前景。为了了解LiClO4/SL溶液中离子-离子、离子-分子相互作用的信息,本文运用红外和拉曼光谱在广泛的浓度范围内研究了该溶液中离子溶剂化和离子缔合现象,计算了锂离子的溶剂化数。 　　实验所用LiClO4和SL均按标准方法提纯,拉曼和红外光谱分别在法国Jobin-Yvon U1000拉曼光谱仪和美国Bio-Rad FT40 红外光谱仪上测定。分子计算使用MOPAC7.0进行。实验所观测到的及其解释见表1：     

锂电池电解质溶液中离子-溶剂分子和离子-离子相互作用的谱学研究Ⅲ. LiClO4/PC-DMF体系

锂电池电解质溶液的性质对锂电池的性能具有重要的作用。本文在较宽的浓度范围内 ,利用红外和拉曼技术从分子水平的层次研究了 Li Cl O4/PC-DMF溶液中的离子溶剂化状况。其中碳酸丙烯脂 ( PC)和二甲基甲酰胺 ( DMF)都具有较高的介电常数 ,但前者具有较大的粘度 ,后者的粘度较小 ,二者的混合物对锂电池的开发具有一定的实际应用价值[1 ] 。实验所用 Li Cl O4、PC和 DMF均为分析纯 ,按照标准方法提纯。拉曼光谱和红外光谱分别在法国 Jobin-Yvon U1 0 0 0拉曼光谱仪和美国 Bio-Rad FT4 0红外光谱仪上测定。实验方法同前文[2 ] 。根…     

锂电池电解质溶液中离子-溶剂和离子-离子相互作用的谱学研究 Ⅶ.LiBF4/γ-丁内酯

锂电池电解质溶液对锂电池的循环效率、工作电压、操作温度和使用寿命等有着重要的影响,是锂电池开发的关键技术之一[1].LiBF4是目前锂电池液体电解质的常用盐类,其与有机溶剂的相互作用和正负离子间的缔合必然对锂电池液体电解质的性质产生显著影响.本文利用红外、拉曼光谱技术, 研究了不同浓度下LiBF4/γ-丁内酯溶液中的离子缔合和离子溶剂化,并运用量子化学计算了离子对的构型.     

锂电池电解质溶液中离子-溶剂和离子-离子相互作用的谱学研究VII.LiBF_4/γ-丁内酯

锂电池电解质溶液对锂电池的循环效率、工作电压、操作温度和使用寿命等有着重要的影响 ,是锂电池开发的关键技术之一[1] .ＬｉＢＦ4 是目前锂电池液体电解质的常用盐类 ,其与有机溶剂的相互作用和正负离子间的缔合必然对锂电池液体电解质的性质产生显著影响 .本文利用红外、拉曼光谱技术 ,研究了不同浓度下ＬｉＢＦ4 /γ -丁内酯溶液中的离子缔合和离子溶剂化 ,并运用量子化学计算了离子对的构型 .实验所用ＬｉＢＦ4 和γ -丁内酯 (ＢＬ)均按标准方法提纯 ,拉曼和红外光谱分别在美国ＮｉｃｏｌｅｔＦＴ -ＮＥＸＵＳ红外和拉曼光谱仪上测定 …     

高氯酸锂与γ-丁内酯相互作用的拉曼光谱研究

锂电池电解质溶液的性质对锂电池的性能具有决定性的作用，是锂电池开发的关键技术之一．目前，关于锂电池电解质溶液的研究多以宏观性质为主，从分子水平的层次来考察离子与溶剂间的相互作用者甚少．γ－丁内酯（ＢＬ）具有中等的介电常数和较宽的液程，在锂电池生产中被广泛使用．但运用光谱技术研究高氯酸锂与ＢＬ之间的相互作用尚未见文献报道．本文在广泛的浓度范围内，利用拉曼光谱技术详细研究了ＬｉＣｌＯ４／ＢＬ溶液中的离子溶剂化和离子缔合．高氯酸锂和ＢＬ均按标准方法提纯．拉曼光谱用法国Ｊｏｂｉｎ－ＹｖｏｎＵ１０００拉曼…     

Na+在基于乙腈混合溶剂中的优先溶剂化

四氟硼酸盐与有机溶剂形成的高浓度电解质溶液已广泛应用于锂电池、高能核材料、有机合成等领域．光谱技术可以通过谱带的变化从分子层次研究溶液中离子-离子、离子-分子的相互作用,成为探讨溶液结构的有效方法之一．本利用拉曼光谱技术研究了NaBF4在基于乙腈(AN)的二元混合溶液中的优先溶剂化现象,并根据量子化学的计算结果和授体数的大小进行了解释．     

锂电池电解质溶液中离子-溶剂分子和离子-离子相互作用的谱学研究IV.PC+DEC体系

电解质溶液是锂电池重要组成部分之一,其性能决定着电池表现的好坏[1].而电解质溶液的物理化学性质是溶液中离子-分子和离子-离子相互作用的宏观体现,对于这些相互作用规律的深入研究具有重要的学术和应用价值.光谱技术是从分子层次考察分子间相互作用的有效手段之一,我们运用振动光谱技术已研究了高氯酸锂/碳酸丙烯酯(PC)[2]电解质溶液中的离子溶剂化和离子缔合.作为系列工作中的继续和深入,本文我们报道高氯酸锂在碳酸丙烯酯-碳酸二乙酯(DEC)二元混合溶剂中的相互作用.     

锂电池电解质溶液中离子-溶剂和离子-离子相互作用的谱学研究VI. 锂离子在碳酸丙烯酯中溶剂化数的计算

锂离子在锂电池电解质溶液中的溶剂化结构对于锂离子在电极上的嵌入具有重要的影响 .振动光谱技术不仅可以从溶剂分子的光谱变化得出有关离子—溶剂相互作用的信息 ,还可以计算溶剂化层内溶剂分子的数目 ,即溶剂化数 (ｓｏｌｖａｔｉｏｎｎｕｍｂｅｒ) .1　实　验本实验所用ＬｉＣｌＯ4 和碳酸丙烯酯 (ＰＣ)均按标准方法提纯 ,红外光谱由美国Ｂｉｏ ＲａｄＦＴ4 0红外光谱仪测定 .实验数据处理使用Ｗｉｎ ＩＲ软件进行 ,谱带拟合选用Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｌｏｒｅｎｔｚｉａｎ函数 .2　结果与讨论当在ＰＣ中加入高氯酸锂后 ,由于锂离子与ＰＣ的…     

锂电池电解质溶液中离子—溶剂分子和离子—离子相互作用的谱学研究：Ⅳ.PC＋DEC

电解质溶液是锂电池重要组成部分之一,其性能决定着电池表现的好坏[1].而电解质溶液的物理化学性质是溶液中离子-分子和离子-离子相互作用的宏观体现,对于这些相互作用规律的深入研究具有重要的学术和应用价值.光谱技术是从分子层次考察分子间相互作用的有效手段之一,我们运用振动光谱技术已研究了高氯酸锂/碳酸丙烯酯(PC)[2]电解质溶液中的离子溶剂化和离子缔合.作为系列工作中的继续和深入,本文我们报道高氯酸锂在碳酸丙烯酯-碳酸二乙酯(DEC)二元混合溶剂中的相互作用.     

LiBF_4/二甲基亚砜溶液中的相互作用

二甲基亚砜(DMSO)具有介电常数高,溶剂能力强等特点,是常用的有机溶剂,广泛应用于石油加工、医药生产、化学品制造等方面.但由于DMSO自身缔合严重,纯态时存在单聚体、二聚体、多聚体等多种形式,因此对其电解质溶液的结构尚不清楚.本文利用拉曼光谱技术和密度泛函理论研究了高浓度LiBF4/DMSO溶液中的溶剂化现象,计算了锂离子的溶剂化结构,讨论了Li 、BF-4对DMSO缔合的影响,明确了DMSO与阴离子相互作用的方式.     

~(13)C-NMR研究LiClO_4在PC+DMF混合溶剂中的优先溶剂化

锂盐 碳酸丙烯脂(PC) N, N -二甲基甲酰胺 (DMF) 混合物是锂电池电解液的重要模拟体系.在前期工作中[1～2],我们研究了该电解质溶液体系的某些宏观物理化学性质.根据所得到的实验结果,分析了Li 在PC DMF混合溶剂中的溶剂化行为.但是宏观的研究方法很难对离子与溶剂之间的相互作用给出确切的描述.     

溶液中离子对的光谱指认:量子化学研究

量子化学方法可以从本质上了解阴阳离子之间的相互作用,认识离子对的结构和离子对的存在形式.然而研究发现,量子化学的计算结果和实验存在较大差异.例如,拉曼光谱研究发现直接接触离子对的Cl-O伸缩振动位于938 cm-1,与自由离子的Cl-O伸缩振动谱带相比,向高波数位移了7 cm-1;而量子化学计算却是向低波数位移了40 cm-1,与实验测定的结果相差甚大[1].因此,量子化学的方法能否正确指认溶液中离子对的存在形式,尚待进一步研究.本文使用Gaussian 98程序,在B3LYP/6-311 G*水平下,分别计算了ClO4-、BF4-、Li ClO4-、Li BF4-在气态和4种溶剂…     

四氟硼酸钠直接接触离子对的光谱和结构

四氟硼酸盐与有机溶剂形成的高浓度电解质溶液已广泛应用于锂电池、高能核材料、有机合成等领域,高浓度电解质溶液中强烈的分子和离子间的相互作用必然对溶液的结构和性质有着显著的影响,本文利用振动光谱技术和量子化学计算方法,从实验和理论两个方面研究了NaBF4／二甲亚砜(DMSO)、NaBF4／     

离子在PC+DMF混合溶剂中的体积行为研究

体积性质具有在几何上可视化和实验容易精确测定等优点 ,作为重要的热力学性质 ,电解质的极限偏摩尔体积与离子大小、电荷数、温度、溶剂的性质等因素有关 ,也与溶液的电导、粘度等性质有一定的联系 ,因而对锂电池充放电循环过程中电极的行为产生重要的影响。本文在 2 98.1 5 K,研究了一系列溴化四烷基铵盐 (溴化四乙基铵、溴化四丙基铵、溴化四丁基铵和溴化四己基铵 )在碳酸丙烯脂 ( PC) + N,N二甲基甲酰胺 ( DMF)混合溶剂中的体积行为 ,并在前期工作[1] 的基础上 ,利用 Conway外推拆分方法分别计算得到 Li+ ,Et4 N+ ,Pr4 N+ ,Bu4 N…     

NaBF_4/DMF溶液的拉曼光谱和密度泛函研究

随近年来工业发展的需要 ,四氟硼酸盐被广泛地应用于高能密度电池、电容器、有机合成和核工业等多方面 .四氟硼酸根是一种弱的亲核试剂 ,在水或有机溶液中将与阳离子发生缔合作用[1] .本文利用拉曼光谱研究了NaBF4 /二甲基甲酰胺 (DMF)溶液中的离子溶剂化和离子缔合现象 ,并运用量子化学的方法 (DFT)计算了气态和DMF溶液中Na+ BF- 4的稳定构型和振动光谱数据 .实验所用NaBF4 和DMF均按照标准方法提纯 .溶液按重量法配置 ,浓度以质量摩尔浓度表示 .溶液的拉曼光谱利用美国Nicolet公司Nexus型红外光谱仪的拉曼附件测定 .激光光源波…     

体积、粘度和核磁共振方法研究离子在PC+THF混合溶剂中的溶剂化行为

锂电池电解质溶液的性质是溶液中离子-溶剂和离子-离子等复杂相互作用的宏观体现,这些微观相互作用是决定电液乃至电池性能的根本原因[1].     

离子在PC+DMF混合溶剂中的粘度行为研究

粘度是物质的传输性质 ,是“动态”性质 ,从溶液的粘度数据可以获得溶质对溶剂结构影响的信息 ,揭示溶液中溶质和溶剂的相互作用 ,对认识锂电池电解质溶液中离子溶剂化和离子缔合具有重要意义 .本文在2 98.15Ｋ ,研究了一系列溴化四烷基铵盐 (溴化四乙基铵、溴化四丙基铵、溴化四丁基铵和溴化四己基铵 )在碳酸丙烯脂 (ＰＣ) +Ｎ ,Ｎ二甲基甲酰胺 (ＤＭＦ)混合溶剂中的粘度行为 ,并在前期工作的基础上 ,利用外推拆分方法[1] 分别计算得到Ｌｉ+,Ｅｔ4 Ｎ+,Ｐｒ4 Ｎ+,Ｂｕ4 Ｎ+,Ｈｅｘ4 Ｎ+和相应阴离子的粘度Ｂ系数和流动活化自由能 .据此讨论…     

水对[Bmim]Cl/AlCl_3离子液体中活性离子的影响

以[Bmim]Cl/AlCl_3电解液为研究对象,采用激光拉曼分析、X射线衍射(XRD)、差热-热重同时分析等方法研究了水对[Bmim]Cl/AlCl_3(MR1.0∶2.0)体系中AlCl_4~-和Al_2Cl_7~-活性离子的影响,阐述了水在[Bmim]Cl/AlCl_3体系中的反应过程,测定了生成物的具体成分。实验结果表明,当水的物质的量小于[Bmim]Cl时,可以配成[Bmim]Cl/AlCl3(MR1∶2),但溶液粘度增加;当水的物质的量大于[Bmim]Cl时,随着水含量的增加,溶液由浑浊逐渐生成白色絮状固体。通过激光拉曼分析,加水后对[Bmim]Cl离子液体没有影响。当[Bmim]Cl/AlCl_3体系中有水的存在时,水会与体系中的AlCl_4~-和Al_2Cl_7~-等活性离子发生反应,完全破坏了离子的活性。反应后生成的产物符合聚氯化铝的分子式Al_n(OH)_mCl_(3n-m),为[Al(OH)_2Cl]_n。     

LiBF4在基于碳酸脂类混合溶剂中的溶剂化行为研究

具有较好化学稳定性和热稳定性的四氟硼酸锂(LiBF4),与有机溶剂所形成的电解质溶液较广泛地应用于锂电池、高能核材料、有机合成等领域.电解质溶液的性质是溶液中离子—溶剂和离子—离子等复杂相互作用的宏观体现,这些相互作用是决定电解质乃至电池性能的根本原因.电解质在溶液中的体积性质研究对于了解电解质的电离、溶剂化、离子缔合都具有重要意义.本文在前期工作的基础上[1],报道298.15K时LiBF4在基于碳酸丙烯脂(PC)的混合溶剂(PC DMF,PC THF,PC AN和PC DME)和在基于碳酸乙烯脂(EC)的混合溶剂(EC THF,EC AN,EC DME和E…     

M+PF-6(M=Li,Na,K,Rb,Cs)直接接触离子对的结构和光谱行为

六氟硼酸锂是目前商品化锂电池广泛应用的锂盐之一．但该盐的溶解度有限,热稳定性差,容易发生分解,高浓度溶液的性质研究也较少,很难获得其直接接触离子对的有关信息．本采用量子化学和振动光谱相结合的方法,详细研究了M^ PF^-6(M=Li,Na,K,Rb,Cs)直接接触离子对的结构和光谱行为．