宁波大学开发出超低浓度电解液 用于锂离子电池

盖世汽车讯 锂盐使电池功能强大但价格昂贵。基于锂盐LiDFOB的超低浓度电解质可能是一种更经济、更可持续的替代品。据外媒报道，宁波大学和美国波多黎各大学里约彼德拉斯分校（University of Puerto Rico-Rio Piedras Campus）的研究团队开发出超低浓度电解质，且成功证明使用这些电解质和传统电极的电池具有高性能。此外，电解质可以促进电池的生产和回收。相关研究已发表于期刊《Angewandte Chemie International Edition》。

图片来源：期刊《Angewandte Chemie International Edition》

锂离子电池（LIB）是智能手机和平板电脑和电动汽车的常用电池，且可以用于发电厂以储存电力。大多数锂离子电池的主要成分是钴酸锂（LCO）阴极、石墨阳极和液体电解质，为解耦的阴极和阳极反应提供移动离子。

这些电解质决定了电极上形成的界面层的特性，从而影响电池循环性能等特性。 然而，商业电解液仍然主要基于30多年前配制的体系：羧酸酯（碳酸酯溶剂）中的1.0至1.2 mol/L六氟磷酸锂（LiPF6）。

在过去的10年里，人们开发出了高浓度电解质（> 3 mol/L），通过有利于形成坚固的无机为主的中间相层来提高电池性能。然而，这些电解液粘度高、润湿能力差、导电性差。

所需的大量锂盐也使其非常昂贵，这锂盐通常是可行性的关键参数。为了降低成本，超低浓度电解质（< 0.3 mol/L）的研究也已开始。这些电解质的缺点是电池比少数盐阴离子分解更多的溶剂，从而导致有机物占主导地位且形成不太稳定的界面层。

研究团队开发出超低浓度电解液，可能适合锂离子电池实际应用：LiDFOB/EC-DMC。LiDFOB（二氟（草酸）硼酸锂）是一种常见的添加剂，比LiPF6便宜得多。EC-DMC（碳酸乙酯/碳酸二甲酯）是一种商业碳酸酯溶剂。

该电解质具有可能破纪录的低盐含量，仅为0.16 mol/L，但具有足够高的离子电导率（4.6 mS/cm）、来运行电池。此外，DFOB-阴离子的特性允许在LCO和石墨电极上形成以无机为主的坚固界面层，从而在半电池和全电池中实现出色的循环稳定性。

目前使用的LiPF6在潮湿的情况下会分解，释放出剧毒且具有腐蚀性的氟化氢气体（HF），而LiDFOB对水和空气稳定。使LiDFOB的LIB可以在环境条件下制造，而不需要严格的干燥室条件，或将节省成本。材料回收也将大大减少问题并带来更多的可持续性。