前　言

锂离子电池以其工作电压高、比能量大、循环寿命长、污染小等优点，成为电动车（electric vehicle，EV）和混合电动车（hybrid electric vehicle，HEV）的主流动力电源之一。但是锂离子电池电解液中的有机溶剂有毒、易挥发、燃点低，并参与电池内部的热分解反应，给电池的安全带来隐患。因此，安全无毒的新型电解液体系亟待开发。离子液体以其无挥发性、不可燃、电导率高、电化学稳定窗口宽等优点，有望取代传统的有机电解液，以解决锂离子电池的安全性问题。铅（Pb）和镉（Cd）是人类生活中经常接触到的重金属。铅对人体主要造成骨髓造血系统和神经系统两方面的危害，即使低含量的铅也会导致儿童的生长发育缓慢与智力发育受损。镉会导致骨骼病变进而引发“痛痛病”，还会增加肺癌发病率及具有明显的生殖毒性。阳极溶出伏安法（anodic stripping voltammetry，ASV）灵敏度高、使用仪器简单、成本低，在重金属元素测定方面得到了广泛的应用。早期的检测常用汞膜修饰电极，但汞本身毒性强、易挥发，因此寻找汞膜电极的替代者，用于食品和药品中重金属的检测意义重大。

本书从离子液体的物理化学性能及其与电极材料的相容性等方面研究了一系列含离子液体的锂离子电池电解质。考查了含离子液体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）亚胺（BMITFSI）、1-甲基-3-乙基咪唑二（三氟甲基磺酰）亚胺（EMITFSI）型电解质与正极材料（LiCoO₂、LiFePO₄）和负极材料（Li₄Ti₅O₁₂）、石墨（MAGD）的相容性。结果表明，0.8mol/L的二（三氟甲基磺酰）亚胺锂（LiTFSI）溶于EMITFSI得到的离子液体电解液，其电化学性能最优，且与正极材料（LiFePO₄）和负极材料（Li₄Ti₅O₁₂）的相容性较好；添加剂碳酸亚乙烯酯（VC）的存在改善了0.8mol/L LiTFSI+EMITFSI二元离子液体电解液与正极材料（LiCoO₂）的相容性，原因在于添加剂VC的加入改善了电荷在LiCoO₂电极/电解质界面的传递，促进了阴离子TFSI^-在电极表面的吸附和氧化分解的发生，分解产物为LiF、Li₂CO₃、Li₂O，这些分解产物成为LiCoO₂电极表面膜的主要成分；采用溶液浇注法，以聚合物基体聚偏氟乙烯-六氟丙烯［P（VdF-HFP）］、离子液体（EMIPF₆）、锂盐（LiPF₆）为主要成分，小分子溶剂EC、PC为添加剂，制备了离子液体凝胶聚合物电解质膜（ILGPE），该电解质膜的导电行为符合阿伦尼乌斯方程，说明聚合物电解质的电导率主要依靠自由离子的迁移而产生；P（VdF-HFP）-EMITFSI-LiTFSI三元离子液体凝胶聚合物电解质兼具聚合物电解质与离子液体的优点，并且在-150～150℃的温度范围内不分解，从根本上消除了电解质的可燃性和锂离子电池的安全隐患，并且该ILGPE与正极材料（LiFePO₄）和负极材料（Li₄Ti₅O₁₂）相容性较好，应用前景广阔。

本书所介绍的采用溶剂热及自组装方法制备的Bi₂O₃@石墨烯材料，其较大的比表面积增加了电化学反应活性位点，通畅的电子传输网络利于电子的传导。用Bi₂O₃@石墨烯材料修饰玻碳电极，建立了阳极溶出伏安法同时快速测定痕量Pb²⁺和Cd²⁺的新方法。优化实验条件下，分别在10～200μg/L和25～200μg/L浓度范围内，Pb²⁺和Cd²⁺的溶出峰电流与Pb²⁺和Cd²⁺的浓度呈线性关系。该方法重现性好，有望代替汞膜电极用于药物中痕量铅和镉的测定。

本书可供从事锂离子电池电解质及重金属检测研究人员参考。

由于笔者水平所限，书中不妥和不尽如人意之处恐难避免，热切希望专家和广大读者不吝赐教。

著　者