近日,我校爱游戏是资助罗马新能源材料团队李法强老师在锂金属电池电解液领域取得重要进展。该成果以“Inorganic/organic composite fluorinated interphase layers for stabilizing ether-based electrolyte in high-voltage lithium metal batteries”为题发表在国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》上,第一作者为2020级硕士研究生任启蒙,通讯作者为我院王青磊老师,上官雪慧老师,李法强老师。
与传统碳酸酯基电解液相比,醚基电解液具有优异的锂金属兼容性,但其氧化稳定性较低(<4V),限制了在高电压锂金属电池中的应用。本工作,基于双盐和氟代碳酸乙烯酯(FEC)共溶剂的协同策略有效地解决了上述难题。
研究要点如下:
要点1. 该策略促使形成具有独特聚基双阴离子的Li+溶剂化结构,并诱导形成更坚固的无机/有机复合氟化界面层。值得注意的是,FEC的引入有效拓宽了醚基电解液的氧化稳定性,呈现出高达4.6V的电化学窗口。同时,界面层有效地改善了锂沉积/剥离动力学和界面稳定性。
要点2.此外,利用原位红外、拉曼光谱、理论计算和X射线光电子能谱证实了溶剂化相互作用及无机/有机复合含氟界面层组分。更令人振奋的是,高电压4.4V Li/LiCoO2电池300次充放电循环表现出优异的循环稳定性,容量保持率为80%。本工作为醚基电解液用于高压锂金属电池提供了一种有效的方法,促进了高电压醚基电解液的发展。
图1(a)不同电解质和溶剂的拉曼光谱。不同电解质在(b)720~780cm-1和(c)1700~1825cm-1范围内的拉曼光谱。(d)LD和(e)LDF电解质在LCO界面处通过原位FTIR光谱的动态演变。快照和Li+径向分布函数(g(r),实线),以及从(f,g)LD和(h,i)LDF电解质的MD模拟中获得的配位数(n(r),虚线)。
图2(a-e)Li/LCO电池的恒流循环性能。(a) 电池的长期循环性能。(b) 倍率性能。采用(c)E-control-1、(d)LD、(E)LDF的电池的电压曲线。Cu/LCO无负极电池的恒电流循环性能。(f) 电池的长期循环性能。(g) 倍率性能。
文献链接:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ta/d3ta05506j://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202405438