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哈工大杨春晖、刘远鹏/大连化物所陈忠伟院士、罗丹ACS Nano:全氟化电解液助力实用的宽温域锂金属电池!

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-07-07 08:03

主要观点总结

本文介绍了一种由LiTFSI、六氟苯(HFB)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)组成的全氟化电解液,用于锂金属电池(LMB)。这种电解液能够在宽温度范围内(-50至110℃)运行,并实现了高效的能量存储和传输。文章详细描述了这种电解液的设计、理化性质、性能表现以及内在机制。

关键观点总结

关键观点1: 全氟化电解液的开发及应用

这种电解液由LiTFSI、HFB和FEC组成,能够有效调节溶剂化结构,在宽温度范围内运行(-50至110℃),并且能够实现高效的能量存储和传输。

关键观点2: 电解液的理化性质和性能表现

通过径向分布函数、基于分子动力学的分子量统计和原位差分电化学质谱等实验手段,证实了这种电解液具有优越的热稳定性和去溶剂化动力学。同时,形成的SEI膜含有高达93%的LiF,能够有效抑制EEI的溶解和断裂。

关键观点3: 实际应用效果

在Li/LFP电池中,该电解液在90℃下400次循环后能够实现88.3%的容量保持率,并且在-50℃下的循环性能也得到了改善。同时,在Li/NMC811软包电池中,该电解液能够实现高的能量密度,并且在极端温度下仍能保持高效的充放电能力。

关键观点4: 启示和未来可能性

这项研究不仅提供了一种有效的电解液设计策略,而且为实现宽温LMBs的实际应用提供了巨大的可能性。这项工作对未来锂金属电池的实用化和宽温度范围运行具有重要的启示作用。


文章预览

长期以来,锂金属电池(LMB)一直被认为是面向未来的储能系统,因为锂金属(Li)具有最高的理论比容量(3860 mAh g −1 )和最低的氧化还原电位(vs. 标准氢电极为−3.04 V)。由于电解液的温度窗口有限,锂金属电池(LMB)的发展受到严重阻碍,这导致不受控制的副反应、形成不稳定的电解质/电极界面(EEI)以及宽温度运行条件下缓慢的去溶剂化动力学。 近日, 哈尔滨工业大学 杨春晖教授 、 刘远鹏教授 和 中科院大连化学物理研究所 陈忠伟院士 、 罗丹研究员 开发了一种由双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂、六氟苯(HFB)和氟代碳酸乙烯酯组成的全氟化电解液,它能有效调节溶剂化结构,从而使其在160℃(-50至110℃)的宽温度范围内运行。 研究显示,引入耐热HFB可诱导EEI产生93%的高LiF比,从而抑制EEI上的副反应和气体产生,并增强极端温度下的 ………………………………

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