Angew:使用用于低温锂离子电池的无机阴离子开关减轻固体电解质界面的膨胀
Nanoyu Nanoyu 2023-02-26

在克服低温电池操作的Li+去溶剂化障碍方面,基于羧酸盐溶剂的弱溶剂化电解质已显示出前景。

近日,中科院化学所郭玉国研究员,辛森研究员,哈工大Jia-Yan Liang发现在 WSE 中使用富含有机阴离子的 PSS,衍生的 SEI 显示出对阴离子和溶剂分子的高亲和力,并呈现高度膨胀状态,导致持续的寄生电解质还原和严重的溶剂共嵌入到 Gr 晶格中在低温下。为了应对上述挑战,提出了一种简便的策略,通过在 WSE 中引入竞争性无机二氟磷酸盐阴离子 (DFP-) 开关来调节低温 SEI 形成化学。

文章要点

1DFP-的加入并没有改变电解质的弱溶剂化特性,但DFP-与Li+的结合能高于有机阴离子(如DFOB-),因此它进入PSS并部分取代DFOB-。这样,DFP-阴离子优先参与SEI的形成,产生富含Li3PO4的SEI,具有良好的电子阻挡能力和低溶胀率。

2优化后的 SEI 有效地抑制了负极-电解质界面处的寄生电解质还原和溶剂共嵌入,有助于稳定的低温储锂化学。基于 LiDFP、LiDFOB 和 MA 组合的优化 WSE 可实现锂离子全电池的稳定循环,将 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 阴极与 Gr、Gr/SiOx复合材料甚至纯SiOx阳极配对,温度低于零温度(-20 °C),保证高能锂离子电池具有良好的环境适应性。

 

参考文献

Jia-Yan Liang, et al, Mitigating Swelling of the Solid Electrolyte Interphase using an Inorganic Anion Switch for Low-temperature Lithium-ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300384

DOI: 10.1002/anie.202300384

https://doi.org/10.1002/anie.202300384


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