鋰鹽設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)鋰氧電池負(fù)極穩(wěn)定性技術(shù)的新思路

【引言】

鋰空氣電池，更準(zhǔn)確地說，鋰氧電池，由于其高比能量密度而受廣泛關(guān)注。在過去一段時(shí)間中，研究人員把注意力主要放在正極，而較少關(guān)注鋰氧電池這一特殊環(huán)境下金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性。在鋰氧電池中，溶解于電解液中的氧氣分子可能從正極穿梭至負(fù)極，從而加劇金屬鋰負(fù)極的不穩(wěn)定性。因此，如何提高金屬鋰負(fù)極在氧氣氛圍中的穩(wěn)定性是鋰氧電池面臨的大挑戰(zhàn)，從廣泛的意義上來說，也是也是鋰金屬負(fù)極研究的新課題。這篇推送，將介紹一種通過鋰鹽的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的新思路。

《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）最近刊登了來自中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所彭章泉課題組和華中科技大學(xué)周志彬課題組的合作研究，題為“The Salt Matters: Enhanced Reversibility of Li–O2Batteries with a Li[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N]-based Electrolyte”。該論文采用一種新型磺酰亞胺鋰鹽{Li[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N], LiTNFSI}，并以四乙二醇二甲醚（TEGDME）為溶劑制備成電解液。通過一系列先進(jìn)表征手段，該論文發(fā)現(xiàn)這種新電解液引導(dǎo)在金屬鋰負(fù)極表面原位生成了一層致密、多氟、疏氧的固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）膜，明顯增強(qiáng)了鋰金屬在氧氣氛圍中的穩(wěn)定性。與商業(yè)化的鋰鹽{Li[(CF3SO2)2], LiTFSI}對(duì)比，應(yīng)用這種新型鋰鹽能夠使鋰氧電池壽命提高一倍。

彭章泉研究員和周志彬教授為論文的共同通訊作者。華中科技大學(xué)2015級(jí)博士生仝博為論文第一作者。中南大學(xué)黃俊副教授為論文第二作者。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 導(dǎo)電鋰鹽結(jié)構(gòu)

圖2 O2氛圍下鋰金屬負(fù)極穩(wěn)定性

a）Li|1.0 M LiTNFSI TEGDME|Li0.5FePO4

b）Li|1.0 M LiTFSI TEGDME|Li0.5FePO4

氧氣氛圍下，鋰金屬在1.0 M LiTNFSI TEGDME中可以保持良好的穩(wěn)定性。

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