2.3　样品制备

2.3.1　离子液体的制备

EMIFP₆经80℃真空干燥除湿后直接使用。

EMITFSI由EMIBr与LiTFSI合成而得^［103］，制备流程如图2-1所示。具体制备方法如下。

①将等摩尔比的EMIBr与LiTFSI分别溶解于去离子水中，得到澄清透明的溶液，混合上述溶液并于常温下磁力搅拌12h，使两者按化学反应方程式（2-1）反应完全。

EMIBr+LiTFSIEMITFSI+LiBr　　（2-1）

②反应结束后，混合溶液明显分为上下两层，用二氯甲烷萃取下层油状液体，并用去离子水清洗数次，至上层水状溶液用Ag⁺检验无浑浊物生成为止。

③下层油状液体经旋转蒸发除去二氯甲烷后得到产物EMITFSI，经100℃真空干燥24h后，迅速移至充满氩气的手套箱中备用。

2.3.2　电解质的制备

2.3.2.1　离子液体电解液的制备

在充满氩气的手套箱中称取适量锂盐（LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiTFSI）与离子液体（EMIBF₄、EMITFSI、BMITFSI）混合，常温下搅拌6h，使锂盐完全溶于离子液体，即得离子液体电解液（如需加入添加剂，则按其含量称取添加剂溶于上述离子液体电解液）。

2.3.2.2　离子液体-凝胶聚合物电解质的制备

称取适量聚合物基体P（VdF-HFP）溶于有机溶剂NMP，常温下搅拌6h，待P（VdF-HFP）完全溶解后加入适量离子液体与锂盐，常温下搅拌12h得到透明均一的凝胶液；称取适量凝胶液，置于自制PTFE模具中，在80～90℃真空干燥箱中脱去其中的有机溶剂，得到弹性自撑的电解质膜；将电解质膜从模具中剥离后，冲成直径为15mm的圆片，得到离子液体-凝胶聚合物电解质膜，置于充满氩气的手套箱中保存。制备离子液体-凝胶聚合物电解质膜的工艺流程见图2-2。

2.3.3　电极的制备

电极制备流程如图2-3所示。具体做法如下。

①将PVDF粉末溶于NMP中配成质量分数为11%的PVDF乳液，然后把活性物质（active material）、导电剂（conductive agent）、黏结剂（binder）按照一定质量比混合并充分搅拌，加入适量NMP调整黏度，得到均一透明的浆料。

②将浆料均匀刮涂至集流体（正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔）上后，于120℃真空干燥12h，除去溶剂NMP。

③自然冷却至室温后取出，使用自制的模具冲切得到直径14mm的电极片。

④采用粉末压片机将电极片压实后称重，再将电极片于80℃下真空干燥10h，除水后移至充满氩气的手套箱中备用。

2.3.4　扣式电池的组装

以制备得到的电极为工作电极，金属锂片（直径16mm，厚度0.2mm）为对电极，聚丙烯薄膜（吸取离子液体电解液）/离子液体聚合物为电解质，组装CR2025型扣式电池，其结构如图2-4所示。

2.3.5　非阻塞实验电池的组装

“对称电极实验电池”也称为“非阻塞实验电池”，其组装方法和扣式电池一样，只是正负极均采用金属锂片或均采用不锈钢电极片。

2.3.6　Bi₂O₃@石墨烯材料制备及工作电极修饰

首先采用溶剂热及后续焙烧的方法制备Bi₂O₃纳米颗粒，然后采用静电自组装和水热反应制备Bi₂O₃@石墨烯材料。

取2mg Bi₂O₃@石墨烯粉末超声分散至500μL 10%的Nafion溶液中，得到玻碳电极修饰液。

将玻碳电极依次用乙醇、硝酸、去离子水分别超声5min，再依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm粒径的α-Al₂O₃粉末反复打磨至镜面，用去离子水超声清洗5s后干燥。将6μL玻碳电极修饰液滴涂在电极表面，用氮气将电极干燥待用。实验测试前，电解质溶液均通氮气5min除氧处理，所有测试在室温下进行。

三电极系统为：Bi₂O₃@石墨烯膜修饰玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极。