以下是一個關于 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽（[C4mim]NTf2）在雙層包覆三元正極材料制備中的應用案例：

一、應用背景

隨著電子設備和電動汽車等領域的快速發展，對鋰離子電池的性能要求不斷提高。三元正極材料由于其高能量密度和良

好的電化學性能，成為鋰離子電池的重要組成部分。然而，在實際應用中，三元正極材料存在一些問題，如循環穩定性

差、倍率性能不理想等。為了改善這些問題，采用包覆技術對三元正極材料進行改性是一種有效的方法。離子液體 1-丁

基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽因其獨特的物理化學性質，在該領域展現出了潛在的應用價值。

二、實驗過程

1. 首先，準備所需的原材料，包括三元正極材料（如 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）、磷源（如 Li3PO4、Co3(PO4)2、Mn3

(PO4)2、Mg3(PO4)2 等）以及 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽。

2. 將三元正極材料與磷源按照一定的摩爾比進行精確稱量，放入瑪瑙研缽中充分混合均勻。

3. 將混合后的物料轉移至石英舟中，然后將石英舟放入管式爐中，在氧氣氛圍下進行熱處理。熱處理溫度設定在 650℃，

升溫速率為 5℃/min，保溫時間為 12h。在此過程中，磷源會與三元正極材料發生反應，形成單層包覆層。

4. 取出熱處理后的單層包覆三元正極材料，冷卻至室溫。

5. 稱取一定量的 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽，與單層包覆三元正極材料按照 35%的質量比混合均勻。

6. 將混合后的物料再次放入石英舟中，轉移至管式爐中，在氮氣氣氛下進行燒結。燒結溫度設定為 450℃，升溫速率為

3℃/min，保溫時間為 5h。在這個過程中，1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽會在單層包覆層外形成第二層包覆

層，從而得到雙層包覆三元正極材料。

三、參數設置及優化

1. 熱處理溫度：經過多次實驗探索，650℃的熱處理溫度既能保證磷源與三元正極材料充分反應，又能避免溫度過高導

致材料結構破壞。

2. 熱處理時間：12h 的保溫時間可以使反應充分進行，形成均勻的單層包覆層。

3. 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽的質量占比：35%的比例在實驗中表現出較好的效果，既能形成有效的第二

層包覆層，又不會對材料的電化學性能產生負面影響。

4. 燒結溫度：450℃的燒結溫度能夠使 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽均勻地包覆在單層包覆層外，形成良好

的雙層結構。

5. 燒結時間：5h 的保溫時間可以保證第二層包覆層的穩定形成。

在實際操作中，還可以根據具體情況對這些參數進行進一步的優化和調整，以獲得最佳的雙層包覆三元正極材料性能。

四、應用效果評估

1. 結構表征：通過 X 射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等手段對雙層包覆三元正極材料的結構和形貌進行

分析，結果顯示成功地形成了雙層包覆結構，且材料的粒徑分布均勻。

2. 電化學性能測試：將制備好的雙層包覆三元正極材料組裝成鋰離子電池，進行充放電循環測試、倍率性能測試等。

實驗結果表明，與未包覆的三元正極材料相比，雙層包覆后的材料具有更高的首次放電容量、更好的循環穩定性和倍

率性能。例如，在 1C 倍率下循環 100 次后，容量保持率可達 92%，而未包覆的材料僅為 85%左右。在倍率性能方面，

雙層包覆材料在高倍率下的放電容量也明顯高于未包覆材料。

五、注意事項

1. 在使用 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽時，應注意其腐蝕性和毒性，操作過程中需佩戴防護手套和口罩防

護等用品。

2. 熱處理和燒結過程中，要嚴格控制溫度和氣氛，確保實驗的準確性和安全性。

3. 對實驗設備和儀器要進行定期維護和校準，以保證實驗數據的可靠性。

通過以上詳細的應用案例，可以看出 1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽在雙層包覆三元正極材料制備中發揮了重

要作用，為提高鋰離子電池的性能提供了一種有效的途徑。然而，該技術仍存在一些不足之處，如成本較高、工藝相

對復雜等，未來還需要進一步的研究和改進。