局部浓缩离子液体电解质在锂电池层面上的应用

2024-08-20 15:36:46 sh默尼 3

采用高比容量和低电位的锂金属阳极(LMA)的锂金属电池(LMBs),是下一代高能量密度二次电池的潜在候选者。然而,由于LMAs上缺乏足够的保护性固体电解质界面(SEI),通常会导致低锂剥离/电镀库仑效率(CE)和锂枝晶生长。这些问题严重影响了实际LMBs的循环稳定性。由于电解质在SEI形成中起着至关重要的作用,电解质加工越来越重视增强SEI。在新兴的电解质中,局部浓缩电解质(LCEs)由浓缩电解质和非溶剂化、低粘度共溶剂组成,因其高锂剥离/电镀CE而脱颖而出。目前LCEs中使用的大多数非溶剂化共溶剂都是高度氟化的,具有强吸电子效应的氟化基团降低了配位基团的电子密度,使共溶剂具有非溶剂化特性,对LMA具有高电化学稳定性。然而,由于其中所含的-CF3/-CF2基团,这些全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)会导致环境和职业安全问题。



目前全世界都在考虑限制PFAS的使用。研究者们致力于使用新的共溶剂开发LCEs,但其实际应用效果仍需进一步改进。除了传统的有机溶剂外,室温离子液体(ILs)也可以作为LCEs的溶剂,即局部浓缩离子液体电解质(LCILEs)


基于此,来自德国乌尔姆亥姆霍兹研究所Stefano Passerini团队采用双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)EmimFSIEmim1-乙基-3-甲基咪唑鎓)以摩尔比为12组成离子液体电解质(ILE),即[LiFSI]1[EmimFSI]2 (FE)与苯甲醚一起形成不含PFASLCILEs[LiFSI]1[EmimFSI]2[Anisole]x,即FEAx),用于实现高度稳定的LMBs本工作开发了一种采用苯甲醚作为无氟共溶剂的无PFAS LCILEs,使LMAs具有高CE和高稳定循环性。在FE中加入苯甲醚会在电解质溶液中产生纳米相偏析,有效促进Li+的输运。

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