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高氟电解液——高电压不易燃的锂金属电池电解液
2018-07-23
来源：转载自第三方
2018-7-23
近日，美国马里兰大学、美国陆军研究实验所以及阿尔贡国家实验室的研究人员通过调控电解液中的氟化溶剂，在高度氟化的电解液(1M LiPF6中实现了锂金属负极、高容量高电压正极的高效循环。相关研究以题为“Non-flammable electrolyte enables Li-metal batteries with aggressive cathode chemistries”[1]的文章发表在新一期《Nature Nanotechnology》上。 FEC/FEMC/HFE)
锂动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池，70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，是当前世界各国的研究热点，已广泛应用于军事和民用小型电器中。
然而，金属锂虽然理论容量高，电势负，却异常活泼，可以与电解液自发迅速反应生成SEI膜和锂枝晶，导致副反应增加，产生安全隐患，极大缩短电池循环寿命；与此同时，要大幅提高锂离子电池的能量密度，必须要利用更高能量密度的正极材料，但是目前，没有任何一种电解液能够同时对锂离子电池的高压正极材料和低压负极材料同时热力学稳定。故要进一步提高能量密度，必需要开发新的电解液以匹配更高电压的正极材料，同时也匹配锂金属负极材料。
在该研究中，研究人员使用了不易燃的氟化电解液1M LiPF6 FEC/FEMC/HFE。循环过程中，该氟化电解液在锂金属一侧形成以LiF为主的SEI，同时在正极一侧形成以含氟复合物为主的CEI。氟化物在所有的化合物中具有最强的结合能，最低的电子电导，最高的热力学稳定性，极大地抑制了电解液和正负极材料持续的副反应，扩展了电解液的正负极窗口，实现了锂金属、高压正极材料的高效循环，充放电多达1,000次，而储电能力仅降至最初的93％。同时，高度氟化的电解液，大大抑制了电解液体系的可燃性，大幅提高了电池体系的安全性能。
研究人员已通过纽扣电池作为实验电池来展示了其特性。目前，他们正与企业伙伴合作，为利用这种电解液生产更高电压的电池进行进一步优化和调试，相信这项技术将推动电动汽车行业的进一步发展。
参考文献
[1] Xiulin Fan, Long Chen, Oleg Borodin, et al. Non-flammable electrolyte enables Li-metal batteries with aggressive cathode chemistries. Nature Nanotechnology, 2018.
相关链接：LiPF6
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑
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