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因名字找工作被拒 科研进展 苏州纳米所吴晓东团队AEM:基(ji)于(yu)离(li)...
科(ke)研进展

苏州纳米所吴晓东团队AEM:基于离子液体的锂电池安全电解液设计

发布日期:2020-04-01 浏览(lan)次(ci)数: 【关闭】

锂(li)(li)金(jin)属负极(ji)因(yin)其极(ji)高的(de)理论(lun)比容量(3860 mA h g-1),低的(de)电(dian)(dian)(dian)化学(xue)电(dian)(dian)(dian)位(-3.04 V vs. 标准氢电(dian)(dian)(dian)极(ji))和(he)低的(de)密(mi)度(du)(du)(0.59 g cm-3)而(er)备受广大研(yan)究(jiu)学(xue)者的(de)青睐,成为新(xin)一代(dai)极(ji)具前(qian)景的(de)高能量密(mi)度(du)(du)负极(ji)材(cai)料(liao)。但(dan)是在(zai)实际应用中,它们仍然存(cun)在(zai)一些尚未解(jie)决的(de)问题(ti)。一方(fang)面,商(shang)业有机电(dian)(dian)(dian)解(jie)液在(zai)锂(li)(li)金(jin)属表(biao)面形成不稳定的(de)固(gu)体电(dian)(dian)(dian)解(jie)质中间相(xiang)(SEI),以及锂(li)(li)枝晶和(he)死锂(li)(li)的(de)生(sheng)(sheng)成,会(hui)持(chi)续消耗电(dian)(dian)(dian)解(jie)液,导致(zhi)电(dian)(dian)(dian)池性(xing)能下降;另一方(fang)面,持(chi)续生(sheng)(sheng)长的(de)锂(li)(li)枝晶会(hui)刺穿(chuan)隔膜,导致(zhi)电(dian)(dian)(dian)池发生(sheng)(sheng)内短(duan)路(lu)从而(er)引起热失控,同时(shi)传统碳(tan)酸酯类(lei)有机电(dian)(dian)(dian)解(jie)液极(ji)易参与燃(ran)烧反应,从而(er)造成严重的(de)安全隐(yin)患。 

为(wei)了(le)解决上述问题(ti),中科院苏州纳(na)米所吴晓(xiao)东团队设计了(le)一种基于(yu)不燃的离(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)体和低(di)粘度的氢氟(fu)醚稀释剂(ji)的局部高(gao)浓度电(dian)(dian)解液(ye),一方面可(ke)以(yi)改(gai)善离(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)体本(ben)(ben)(ben)身(shen)存在(zai)(zai)的粘度高(gao)、隔膜(mo)浸(jin)润性差、离(li)子(zi)(zi)(zi)电(dian)(dian)导率低(di)、成本(ben)(ben)(ben)高(gao)的缺点;另一方面也可(ke)以(yi)保证电(dian)(dian)解液(ye)本(ben)(ben)(ben)身(shen)的阻燃性和高(gao)的电(dian)(dian)化学窗口(kou),大大提高(gao)电(dian)(dian)池的安(an)全性能。同(tong)时,本(ben)(ben)(ben)工作通过研(yan)究(jiu)和调控锂离(li)子(zi)(zi)(zi)溶剂(ji)化结构(gou),使得锂离(li)子(zi)(zi)(zi)溶剂(ji)化层(ceng)中主要由FSI-阴离(li)子(zi)(zi)(zi)构(gou)成,有利于(yu)促进阴离(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)锂金属负极(ji)表面优先分解形成稳定的无机(ji)SEI层(ceng),从而获得均匀致密的锂沉积形貌(mao)。采用(yong)该类(lei)电(dian)(dian)解液(ye)的锂金属电(dian)(dian)池表现出了(le)优异的倍率和长循环性能。 

相关工作以(yi)“Intrinsically Nonflammable Ionic Liquid-Based Localized Highly Concentrated Electrolytes Enable High-Performance Li-Metal Batteries”为(wei)题(ti)发表于国际知名期(qi)刊Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.202003752),本(ben)文的(de)第一作者(zhe)(zhe)是中科(ke)院苏(su)州纳(na)(na)米所2020级博士生王(wang)志诚,通(tong)讯作者(zhe)(zhe)为(wei)中科(ke)院苏(su)州纳(na)(na)米所吴晓东研(yan)究(jiu)员、许晶晶副(fu)研(yan)究(jiu)员,以(yi)及(ji)苏(su)州大学胡(hu)建臣(chen)副(fu)教授。 

图1  局部高浓度离(li)子液体(ti)基电解液物理化学性质及锂离(li)子溶剂化结构(gou)分(fen)析


图2 局部高浓度(du)离(li)子液体基电解(jie)液物理(li)化学(xue)性质(zhi)及锂离(li)子溶(rong)剂(ji)化结构分析

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