定制富氟固体电解质界面以提高锂金属电池的高效率和长循环稳定性
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2023-06-09 15:46:54
摘要 本研究由北京理工大学材料科学与工程学院能源与环境材料系钱季教授和陈仁杰教授领导。在这项工作中，氟化环状碳酸酯 (DFEC) 作为 SEI ...
本研究由北京理工大学材料科学与工程学院能源与环境材料系钱季教授和陈仁杰教授领导。在这项工作中，氟化环状碳酸酯 (DFEC) 作为 SEI 形成添加剂被引入到醚电解质中。改性电解质可以改善锂金属负极的界面，实现LMBs的高效率和长循环稳定性。
由于高比容量(3860 mAh g −1)和锂金属负极的低电极电位(-3.04 V vs. SHE)。然而，限制LMBs发展的限制因素很多，主要有：锂负极与电解液的副反应、锂枝晶的生长以及锂负极严重的体积效应等，导致库仑效率(CE)低，性能差。循环寿命。稳定的固体电解质界面(SEI)是LMBs实现高效率和长循环稳定性的关键。通过电解液优化调整SEI被认为是改善锂金属负极界面的一种低成本且有效的方法。因此，设计能够形成稳定SEI的电解液配方至关重要，关键在于溶剂和成膜助剂的选择。
最近，陈仁杰教授和季倩教授提出了一种醚-酯混合电解质，其中将反式二氟碳酸亚乙酯(DFEC)作为成膜添加剂引入到醚电解质中。首先，醚类电解质与金属锂具有良好的抗还原稳定性。其次，由于DFEC的LUMO能级较低，它可以在初始循环中优先被还原，在锂金属负极上形成富含LiF的SEI。富含 LiF 的 SEI 可以抑制锂枝晶的生长，减轻副反应，并诱导致密的锂沉积。由于上述优点，使用改性电解质的LMBs表现出高效率和稳定的循环性能。北京理工大学研究生薛天阳为该论文的第一作者，陈仁杰教授、季倩教授和王晓峰教授为通讯作者。
因此，对于设计电解质以提高 LMB 的高效率和长循环稳定性，出现了一些启示。这项工作探索了 LMBs 的界面化学，并为进一步研究 LMBs 的新型电解质系统提供了重要的见解。
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