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西安交大开发新型离子液基电解质具有高电导率和电化学稳定性

盖世汽车 Elisha 2024-07-31 14:25:33

核心提示：西安交通大学的研究人员开发出新的离子液基电解质（ILE），其电导率高达纯ILE的两倍；并构建了富LiF固态电解质界面（SEI），以实现电化学稳定性。

盖世汽车讯据外媒报道，西安交通大学的研究人员开发出新的离子液基电解质（ILE），其电导率高达纯ILE的两倍；并构建了富LiF固态电解质界面（SEI），以实现电化学稳定性。相关论文发表在期刊《电源（Power Sources）》上。

目前，商用锂离子电池普遍采用有机碳酸盐电解质，这些电解质具有粘度低、离子电导率高和氧化稳定性好等优点。但是，它们的挥发性和易燃性容易导致电池局部过热，最终在恶劣条件下引发热失控、爆炸和燃烧等安全问题。

此外，随着电池开发商致力于生产能量密度更高的电池，采用含锂的高能量密度阳极和高电压阴极具有重要意义。然而，有机碳酸盐电解质与高能量密度阳极的兼容性一直较差，严重阻碍高能量密度电池的发展。

离子液体具有一系列优异的性能，如不可燃性、蒸气压极小、电化学窗口宽和电化学稳定性高等，有助于实现高能量密度和高安全性的锂金属电池。然而，它们的粘度相对较高，离子电导率较低，限制了ILE在锂金属电池中的商业化。

在这项研究中，研究人员采用乙基EMC和FEC，以促进Li +的移动并形成稳定的SEI，从而设计出具有高离子电导率和高电化学稳定性的新型ILE。新型ILE的制备方法是将1M LiFSI溶解在体积比为3:4.9:2.1的N-甲基-N-丙基吡咯烷双（氟磺酰）酰亚胺（Pyr13FSI）、EMC和FEC的混合物中（表示为EF）

加入碳酸盐试剂可显著降低粘度，使得EF系统的离子电导率约为纯IL系统的两倍。此外，不同于其他碳酸盐试剂的溶剂化性质，具有一定氟化作用的FEC部分溶剂化Li +，间接增加了Li +与FSI−之间的配位。

同时，溶剂化FEC和FSI−协同分解，从而产生更深入的分解，在锂金属表面生成坚固的无机LiF基SEI，从而在250次循环中实现出色的锂剥离/电镀库仑效率（CE），达到96.3%。此外，在EF电解质中对LiFePO4（LFP）阴极的出色兼容性，从而使Li/LFP循环高度稳定，可达到150次循环，容量保持率为93.2%。