新型的无碳酸盐电解液有助于提高锂离子电池的性能 - 中国粉体网

2018-05-21 08:53:57 0

中国粉体网讯  传统的碳酸盐基电解质使得电子能够在锂离子电池阳极和阴极间流动。虽然这种方法在过去的三十年取得了成功,但是这种传统的电解质面对更高的电压和温度需求时是有限制的。碳酸盐基电解质也是高度易燃的,而且在本质上是不稳定的,因此对于更加激烈的化学反应它将不再适用。但现在,来自美国陆军研究实验室、加州大学圣地亚哥分校和纽约城市大学的研究人员已经发明了一种无碳酸盐的电解质来替代碳酸盐基电解质,这种电解质既便宜又安全,而且在高电压和高温度下工作得更好。  

 

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领导这项工作的Kang Xu解释说:“为了不再使用添加剂而是在化学层面解决这个问题,我们开发了一种新的无碳酸盐电解质体系,与目前的技术水平相比它表现出了优越的循环性能。”  


与在高压、温度或酸性条件下会释放二氧化碳的碳酸盐电解质不同,这种基于溶剂(环丁砜)和盐(锂(氟磺酰)酰亚胺(LiFSI))的简单双组份体系的新型电解质,即使在氧化过程中也不会释放气体。这种高导电率的电解质锂盐在正的石墨负极和负的高压正极之间形成了独特的界面相。在阳极处,富LiF相抑制了溶剂共混和石墨脱落。  


Xu指出:“多年来,研究人员一直意识到环丁砜作为一种电解质溶剂很有潜力,因为其具有优异的氧化性和高温稳定性,低成本,高介电常数。”  


但是研究人员也发现了它的一个明显的缺陷,它不能和石墨负极一起工作。然而,Xu和他的同事们通过将环丁砜与LiFSI结合,发现电解液不仅在石墨负极和高压正极体系中是稳定的,而且即使是在多次充电和放电循环中也是稳定的。此外,由于它被用于净化天然气和其他石化产品,所以环丁砜不仅很便宜且容易获得。不过,Xu承认,未来仍有挑战。  


他在Materials Today杂志上说:“目前亟待解决的问题是:电解质的粘度,糟糕的润湿性,以及低温性能”  


他认为,共溶剂和添加剂的组合应该能够成功地解决这些缺点。  


Xu说,下一个主要阻力是扩大电解质盐生产的工业规模,这项工作已经展开,并导致了实验室规模上的成本大幅降低。  


研究人员已经积极致力于使用共溶剂和添加剂来优化电解液,同时也在探索它在锂金属负极上的应用,而在锂负极上的应用已经显示出了发展前景。   (粉体网编辑整理/土豆儿)