前　言

鋰離子電池以其工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、污染小等優(yōu)點(diǎn)，成為電動(dòng)車（electric vehicle，EV）和混合電動(dòng)車（hybrid electric vehicle，HEV）的主流動(dòng)力電源之一。但是鋰離子電池電解液中的有機(jī)溶劑有毒、易揮發(fā)、燃點(diǎn)低，并參與電池內(nèi)部的熱分解反應(yīng)，給電池的安全帶來隱患。因此，安全無毒的新型電解液體系亟待開發(fā)。離子液體以其無揮發(fā)性、不可燃、電導(dǎo)率高、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬等優(yōu)點(diǎn)，有望取代傳統(tǒng)的有機(jī)電解液，以解決鋰離子電池的安全性問題。鉛（Pb）和鎘（Cd）是人類生活中經(jīng)常接觸到的重金屬。鉛對人體主要造成骨髓造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)兩方面的危害，即使低含量的鉛也會(huì)導(dǎo)致兒童的生長發(fā)育緩慢與智力發(fā)育受損。鎘會(huì)導(dǎo)致骨骼病變進(jìn)而引發(fā)“痛痛病”，還會(huì)增加肺癌發(fā)病率及具有明顯的生殖毒性。陽極溶出伏安法（anodic stripping voltammetry，ASV）靈敏度高、使用儀器簡單、成本低，在重金屬元素測定方面得到了廣泛的應(yīng)用。早期的檢測常用汞膜修飾電極，但汞本身毒性強(qiáng)、易揮發(fā)，因此尋找汞膜電極的替代者，用于食品和藥品中重金屬的檢測意義重大。

本書從離子液體的物理化學(xué)性能及其與電極材料的相容性等方面研究了一系列含離子液體的鋰離子電池電解質(zhì)。考查了含離子液體1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸（BMIBF₄）、1-甲基-3-丁基咪唑二（三氟甲基磺酰）亞胺（BMITFSI）、1-甲基-3-乙基咪唑二（三氟甲基磺酰）亞胺（EMITFSI）型電解質(zhì)與正極材料（LiCoO₂、LiFePO₄）和負(fù)極材料（Li₄Ti₅O₁₂）、石墨（MAGD）的相容性。結(jié)果表明，0.8mol/L的二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）溶于EMITFSI得到的離子液體電解液，其電化學(xué)性能最優(yōu)，且與正極材料（LiFePO₄）和負(fù)極材料（Li₄Ti₅O₁₂）的相容性較好；添加劑碳酸亞乙烯酯（VC）的存在改善了0.8mol/L LiTFSI+EMITFSI二元離子液體電解液與正極材料（LiCoO₂）的相容性，原因在于添加劑VC的加入改善了電荷在LiCoO₂電極/電解質(zhì)界面的傳遞，促進(jìn)了陰離子TFSI^-在電極表面的吸附和氧化分解的發(fā)生，分解產(chǎn)物為LiF、Li₂CO₃、Li₂O，這些分解產(chǎn)物成為LiCoO₂電極表面膜的主要成分；采用溶液澆注法，以聚合物基體聚偏氟乙烯-六氟丙烯［P（VdF-HFP）］、離子液體（EMIPF₆）、鋰鹽（LiPF₆）為主要成分，小分子溶劑EC、PC為添加劑，制備了離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)膜（ILGPE），該電解質(zhì)膜的導(dǎo)電行為符合阿倫尼烏斯方程，說明聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率主要依靠自由離子的遷移而產(chǎn)生；P（VdF-HFP）-EMITFSI-LiTFSI三元離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)兼具聚合物電解質(zhì)與離子液體的優(yōu)點(diǎn)，并且在-150～150℃的溫度范圍內(nèi)不分解，從根本上消除了電解質(zhì)的可燃性和鋰離子電池的安全隱患，并且該ILGPE與正極材料（LiFePO₄）和負(fù)極材料（Li₄Ti₅O₁₂）相容性較好，應(yīng)用前景廣闊。

本書所介紹的采用溶劑熱及自組裝方法制備的Bi₂O₃@石墨烯材料，其較大的比表面積增加了電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，通暢的電子傳輸網(wǎng)絡(luò)利于電子的傳導(dǎo)。用Bi₂O₃@石墨烯材料修飾玻碳電極，建立了陽極溶出伏安法同時(shí)快速測定痕量Pb²⁺和Cd²⁺的新方法。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，分別在10～200μg/L和25～200μg/L濃度范圍內(nèi)，Pb²⁺和Cd²⁺的溶出峰電流與Pb²⁺和Cd²⁺的濃度呈線性關(guān)系。該方法重現(xiàn)性好，有望代替汞膜電極用于藥物中痕量鉛和鎘的測定。

本書可供從事鋰離子電池電解質(zhì)及重金屬檢測研究人員參考。

由于筆者水平所限，書中不妥和不盡如人意之處恐難避免，熱切希望專家和廣大讀者不吝賜教。

著　者