外媒報道稱，韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究院能源與化學(xué)工程學(xué)院Nam-Soon Choi 和Sang Kyu Kwak教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組研發(fā)出一種采用含氟原子溶劑的離子濃縮電解液。
該電解液能夠均勻地在鋰金屬電池的正負極上形成保護膜，延長整個電池壽命，增加其能量輸出。
（圖片來源：greencarcongress.com）
具有高可逆容量的鋰金屬負極和高鎳正極被認為是制造高能量密度電池的最佳材料體系之一。但鋰金屬負極的首效庫倫低、會產(chǎn)生鋰枝晶以及高鎳正極性能不穩(wěn)定阻礙了這些電極的實際應(yīng)用。
當(dāng)鋰離子在電池正負極之間移動時，鋰金屬電池或鋰離子電池就會發(fā)生充放電。此時，鋰離子移動的通道是電解液，而電解液本身會在電極（負極/正極）表面發(fā)生反應(yīng)，形成保護膜。不過，當(dāng)形成的保護膜并不均勻時，問題就會出現(xiàn)。
屆時，金屬鋰會在大幅出現(xiàn)在負極，即產(chǎn)生枝晶，導(dǎo)致電池短路，或改變了正極，降低了電池性能。因此，制造一種理想型保護膜很重要，為此必須有效控制電解液的成分。
對此，Nam教授的研究小組開發(fā)了一種新型含氟電解質(zhì)，可以同時保護負極和正極，并增加電池輸出。當(dāng)氟與鋰反應(yīng)時，在鋰電極的表面形成保護膜，當(dāng)保護膜被部分破壞時，也會被修復(fù)。
Kwak教授的小組使用理論計算來確定含氟溶劑的反應(yīng)趨勢和反應(yīng)機理。與常規(guī)的氟相比，具有更容易還原反應(yīng)的氟化醚溶劑，具有易于釋放氟的性質(zhì)，從而在正極上形成保護膜（氟化界面）。
具體而言，這種含氟化合物可以用作界面改性劑，以擴展基于醚的電解質(zhì)的適用電壓范圍。
該電解質(zhì)已專門用于充電截止電壓低于4 V（vs. Li）的鋰金屬電池。/ Li +）。
在濃醚基電解質(zhì)中同時使用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和碳酸氟亞乙酯的互補電解質(zhì)設(shè)計，可顯著提高Li | LiNi0中的容量保持率（99.1％）。
8Co0.1Mn0.1O2全電池，在25°C下經(jīng)過100個循環(huán)后，庫侖效率高達99.98％。
因此，改進的電解質(zhì)體系有望用于解決具有高鎳正極的高能量密度鋰金屬電池中不穩(wěn)定的醚基電解質(zhì)的還原和氧化分解問題。
預(yù)計該計算原理將有助于功能性電解質(zhì)材料和添加劑的開發(fā)，以實現(xiàn)鋰金屬電池的高性能。電極界面穩(wěn)定機制將用于設(shè)計高能量密度電池開發(fā)的電解質(zhì)系統(tǒng)。
