开发具有高安全性、锂(Li)可逆性的磷酸盐基不可燃电解液是实用化锂金属电池的迫切需要。然而,磷酸酯与活性Li表面的相容性很差,解决这一问题的关键是建立可持续的固体电解质界面。
近日,浙江大学陆盈盈,大连理工大学Lei Zhang,浙江浙能技术研究院有限公司Fuyuan Ma报道了以二氟(草酸)硼酸锂(LiDFOB)为主盐,在磷酸酯/醚混合电解质中设计了一种双层结晶/聚合物固体电解质界面(SEI)。
文章要点
1)研究发现,LiDFOB倾向于调节1,2-二甲氧基乙烷衍生的原始表面残基,以形成均匀而坚固的SEI,从而防止TEP的进一步分解。冷冻电镜观察和成分分析表明,SEI由两层组成:外层Li2O晶层(~6 nm)和内层无定形聚合层(~7 nm,主要由C-O、P-O、B-OR和非晶态LiF等组成)。
2)实验结果显示,不可燃电解质在NCM/Cu结构中具有较低的自熄灭时间(6.10 s g-1)。此外,这种薄的、可持续的双层SEI可以承受剥离/镀锂过程中的大体积膨胀,在NCM/Cu配置的磷酸盐电解液中,Li可逆性高达98.31%。纽扣型有限过剩Li/LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NCM811)电池正负极容量比(N/P)为1.92,可循环140次以上。此外,容量为0.2 Ah,低N/P比为2.22的电池在循环60次后容量保持率高达87.9%,且无Li耗尽现象。
参考文献
Siyuan Li , Shichao Zhang , Shiyang Chai , Xiaoxian Zang , Cheng Cheng , Fuyuan Ma , Lei Zhang , Yingying Lu , Structured Solid Electrolyte Interphase enable Reversible Li Electrodeposition in Flame-Retardant Phosphate-Based Electrolyte, Energy Storage Materials (2021)
DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.015
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.08.015