kaiyun,青岛能源所在高性能锂金属电池电解质领域取得进展

时间：2023-12-15

原题目：青岛能源地点高机能锂金属电池电解质范畴获得进展　　跟着电动汽车和挪动电子装备的兴旺成长，对供给动力能源的锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。基在插入式道理的锂离子电池的能量密度已接近其上限能量密度，晋升空间很小。比拟较而言，以锂为负极的锂金属电池在晋升能量密度方面有着无可对比的劣势。但是，基在保守液态电解液的锂金属电池具有SEI频频分裂和生成、锂负极体积膨胀、锂枝晶发展、死晶等致使的库仑效力低、电池阻抗增添和平安性问题等诸多挑战，所有这些限制了高机能锂金属电池的快速成长。    近日，依托中国科学院青岛生物能源与进程研究所扶植的青岛储能财产手艺研究院（以下简称“青岛储能院”）为处理锂金属电池具有的上述要害瓶颈问题，以聚合物电解质作为焦点冲破点，从三个方面系统摸索处理方案：（一）年夜阴离子锂盐对锂负极的庇护；（二）建立人工无机/无机复合界面膜（SEI）；（三）统筹耐高电压和锂负极庇护的多功能聚合物电解质的开辟，系列立异性研究工尴尬刁难在增进高机能锂金属电池的成长起到了严重的鞭策和引领感化。

　　为从锂盐角度处理锂枝晶问题，青岛储能院的研究人员设想并合成了一种新型具有年夜阴离子布局的全氟叔丁氧基三氟硼酸锂（LiTFPFB），该新型锂盐保存了LiBF4阴离子的主体布局，一方面能够提高其对铝集流体的不变性；另外一方面年夜阴离子的具有能够原位构成锂负极庇护膜进而晋升锂金属电池的电化学机能。研究发觉：该锂盐的离子电导率较着高在LiBF4，且对铝集流体有较好的不变性，能够在锂金属负极构成一层庇护膜来有用按捺锂金属与电解液的进一步反映，进而有用庇护锂负极。相干功效作为Back cover文章颁发在国际杂志Chem. Sci.上（Chem. Sci., 2018, 9, 3451-3458）。

　　鉴在金属锂作为负极利用时具有着SEI不不变、副反映严峻进而致使库伦效力低、轮回寿命短等晦气身分，研究人员从聚合物界面润色角度动身，设想出人工SEI膜来有用庇护金属锂负极（图1a），该SEI膜由聚氰基丙烯酸酯和分离此中的氧化锂衍生物构成（Chem. Mater., 2017, 29, 4682-4689）。研究发觉：该无机/无机层的协同感化使得界面处在快速传导锂离子的同时，又能包管SEI不容易零落，同时也显著按捺了产生在界面区域的副反映（Chem. Mater., 2016, 28, 3578-3606），从而付与金属锂电池优良的界面不变性和长轮回不变性（Chem. Mater., 2018, 30, 4039-4047）。

　　为处理高电压（4.45 V）钴酸锂/锂金属电池具有的正极固态电解质界面（CEI）不不变，在高电位下界面处轻易产生电化学氧化副反映，和年夜电流年夜容量时锂负极具有的锂枝晶等问题，青岛储能院在“刚柔并济”聚合物电解质设想理念的指引下（Small, 2018. DOI: 10.1002/smll.201800821; Adv. Sci., 2018, 5, 700503），以细菌纤维素作为刚性骨架支持材料，制备出聚乙烯基甲醚-马来酸酐多功能聚合物电解质（Energ. EnvirkaiyunAPPon. Sci., 2018, 11: 1197-1203）。尝试成果注解：该聚合物电解质能够兼具不变正极界面和庇护锂负极的多功能感化，进而协同晋升了4.45 V钴酸锂/锂金属电池的长轮回不变性。与此同时，该文具体说明了聚乙烯基甲醚-马来酸酐聚合物电解质的多功能感化机制（图1b）。因为在高电压钴酸锂/锂金属电池方面的系列工作，研究人员应邀为Chem. Soc. Rev 撰写题为Reviving lithium cobalt oxide-based lithium secondary batteries-toward higher energy density 的综述（Chem. Soc. Rev., 2018, DOI:10.1039/C8CS00322J），具体阐述了高能量密度钴酸锂电池的相干研究进展、面对挑战和将来机缘和成长标的目的。

　　相干系列研究取得了国度天然科学基金卓异青年科学基金、国度重点研发打算、中科院纳米先导专项、山东省天然科学基金、青岛市储能行业科学研究智库结合基金和青岛能源所“一三五”项目等的鼎力帮助。

　　　　图1（a）人工建立无机/无机复合电解质膜（SEI）润色的高机能锂金属负极；（b）聚乙烯基甲醚-马来酸酐多功能聚合物电解质