2.3　樣品制備

2.3.1　離子液體的制備

EMIFP₆經(jīng)80℃真空干燥除濕后直接使用。

EMITFSI由EMIBr與LiTFSI合成而得^［103］，制備流程如圖2-1所示。具體制備方法如下。

①將等摩爾比的EMIBr與LiTFSI分別溶解于去離子水中，得到澄清透明的溶液，混合上述溶液并于常溫下磁力攪拌12h，使兩者按化學(xué)反應(yīng)方程式（2-1）反應(yīng)完全。

EMIBr+LiTFSIEMITFSI+LiBr　　（2-1）

②反應(yīng)結(jié)束后，混合溶液明顯分為上下兩層，用二氯甲烷萃取下層油狀液體，并用去離子水清洗數(shù)次，至上層水狀溶液用Ag⁺檢驗(yàn)無(wú)渾濁物生成為止。

③下層油狀液體經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷后得到產(chǎn)物EMITFSI，經(jīng)100℃真空干燥24h后，迅速移至充滿氬氣的手套箱中備用。

2.3.2　電解質(zhì)的制備

2.3.2.1　離子液體電解液的制備

在充滿氬氣的手套箱中稱(chēng)取適量鋰鹽（LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiTFSI）與離子液體（EMIBF₄、EMITFSI、BMITFSI）混合，常溫下攪拌6h，使鋰鹽完全溶于離子液體，即得離子液體電解液（如需加入添加劑，則按其含量稱(chēng)取添加劑溶于上述離子液體電解液）。

2.3.2.2　離子液體-凝膠聚合物電解質(zhì)的制備

稱(chēng)取適量聚合物基體P（VdF-HFP）溶于有機(jī)溶劑NMP，常溫下攪拌6h，待P（VdF-HFP）完全溶解后加入適量離子液體與鋰鹽，常溫下攪拌12h得到透明均一的凝膠液；稱(chēng)取適量凝膠液，置于自制PTFE模具中，在80～90℃真空干燥箱中脫去其中的有機(jī)溶劑，得到彈性自撐的電解質(zhì)膜；將電解質(zhì)膜從模具中剝離后，沖成直徑為15mm的圓片，得到離子液體-凝膠聚合物電解質(zhì)膜，置于充滿氬氣的手套箱中保存。制備離子液體-凝膠聚合物電解質(zhì)膜的工藝流程見(jiàn)圖2-2。

2.3.3　電極的制備

電極制備流程如圖2-3所示。具體做法如下。

①將PVDF粉末溶于NMP中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%的PVDF乳液，然后把活性物質(zhì)（active material）、導(dǎo)電劑（conductive agent）、黏結(jié)劑（binder）按照一定質(zhì)量比混合并充分?jǐn)嚢瑁尤脒m量NMP調(diào)整黏度，得到均一透明的漿料。

②將漿料均勻刮涂至集流體（正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔）上后，于120℃真空干燥12h，除去溶劑NMP。

③自然冷卻至室溫后取出，使用自制的模具沖切得到直徑14mm的電極片。

④采用粉末壓片機(jī)將電極片壓實(shí)后稱(chēng)重，再將電極片于80℃下真空干燥10h，除水后移至充滿氬氣的手套箱中備用。

2.3.4　扣式電池的組裝

以制備得到的電極為工作電極，金屬鋰片（直徑16mm，厚度0.2mm）為對(duì)電極，聚丙烯薄膜（吸取離子液體電解液）/離子液體聚合物為電解質(zhì)，組裝CR2025型扣式電池，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。

2.3.5　非阻塞實(shí)驗(yàn)電池的組裝

“對(duì)稱(chēng)電極實(shí)驗(yàn)電池”也稱(chēng)為“非阻塞實(shí)驗(yàn)電池”，其組裝方法和扣式電池一樣，只是正負(fù)極均采用金屬鋰片或均采用不銹鋼電極片。

2.3.6　Bi₂O₃@石墨烯材料制備及工作電極修飾

首先采用溶劑熱及后續(xù)焙燒的方法制備Bi₂O₃納米顆粒，然后采用靜電自組裝和水熱反應(yīng)制備Bi₂O₃@石墨烯材料。

取2mg Bi₂O₃@石墨烯粉末超聲分散至500μL 10%的Nafion溶液中，得到玻碳電極修飾液。

將玻碳電極依次用乙醇、硝酸、去離子水分別超聲5min，再依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm粒徑的α-Al₂O₃粉末反復(fù)打磨至鏡面，用去離子水超聲清洗5s后干燥。將6μL玻碳電極修飾液滴涂在電極表面，用氮?dú)鈱㈦姌O干燥待用。實(shí)驗(yàn)測(cè)試前，電解質(zhì)溶液均通氮?dú)?min除氧處理，所有測(cè)試在室溫下進(jìn)行。

三電極系統(tǒng)為：Bi₂O₃@石墨烯膜修飾玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極。