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局部濃縮離子液體電解質(zhì)在鋰電池層面上的應用

2024-08-20 15:36:46 sh默尼 3

采用高比容量和低電位的鋰金屬陽極(LMA)的鋰金屬電池(LMBs),是下一代高能量密度二次電池的潛在候選者。然而,由于LMAs上缺乏足夠的保護性固體電解質(zhì)界面(SEI),通常會導致低鋰剝離/電鍍庫侖效率(CE)和鋰枝晶生長。這些問題嚴重影響了實際LMBs的循環(huán)穩(wěn)定性。由于電解質(zhì)在SEI形成中起著至關重要的作用,電解質(zhì)加工越來越重視增強SEI。在新興的電解質(zhì)中,局部濃縮電解質(zhì)(LCEs)由濃縮電解質(zhì)和非溶劑化、低粘度共溶劑組成,因其高鋰剝離/電鍍CE而脫穎而出。目前LCEs中使用的大多數(shù)非溶劑化共溶劑都是高度氟化的,具有強吸電子效應的氟化基團降低了配位基團的電子密度,使共溶劑具有非溶劑化特性,對LMA具有高電化學穩(wěn)定性。然而,由于其中所含的-CF3/-CF2基團,這些全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)會導致環(huán)境和職業(yè)安全問題。



目前全世界都在考慮限制PFAS的使用。研究者們致力于使用新的共溶劑開發(fā)LCEs,但其實際應用效果仍需進一步改進。除了傳統(tǒng)的有機溶劑外,室溫離子液體(ILs)也可以作為LCEs的溶劑,即局部濃縮離子液體電解質(zhì)(LCILEs)。


基于此,來自德國烏爾姆亥姆霍茲研究所Stefano Passerini團隊采用雙(氟磺?;?/span>)亞胺鋰(LiFSI)EmimFSIEmim1-乙基-3-甲基咪唑鎓)以摩爾比為12組成離子液體電解質(zhì)(ILE),即[LiFSI]1[EmimFSI]2 (FE)與苯甲醚一起形成不含PFASLCILEs[LiFSI]1[EmimFSI]2[Anisole]x,即FEAx),用于實現(xiàn)高度穩(wěn)定的LMBs。本工作開發(fā)了一種采用苯甲醚作為無氟共溶劑的無PFAS LCILEs,使LMAs具有高CE和高穩(wěn)定循環(huán)性。在FE中加入苯甲醚會在電解質(zhì)溶液中產(chǎn)生納米相偏析,有效促進Li+的輸運。

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標簽:   雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰 離子液體 LiFSI LiTFSI