國(guó)際權(quán)威期刊Nature Energy在線發(fā)表曹余良教授團(tuán)隊(duì)研究成果
（轉(zhuǎn)自武大新聞網(wǎng)）（通訊員何劍超）7月2日，國(guó)際權(quán)威期刊Nature Energy（《自然?能源》，影響因子46）在線發(fā)表了化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院曹余良教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于非燃磷酸酯電解液在鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域中的研究成果。
高摩爾比磷酸酯電解液結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和不燃性
論文題為Non-flammable electrolytes with high salt-to-solvent ratios for Li-ion and Li-metal batteries（《高摩爾比非燃電解液用于鋰離子和鋰金屬二次電池》，DOI: 10.1038/s41560-018-0196-y)，曹余良、武漢理工大學(xué)肖利芬和美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室劉俊為共同通訊作者，我?；瘜W(xué)與分子科學(xué)學(xué)院博士生曾子琪為第一作者，其他作者還包括化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院江曉宇博士。
鋰離子電池安全性問(wèn)題一直制約著鋰二次電池向電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展，而影響鋰二次電池安全性的主要因素是易燃有機(jī)電解液的使用。傳統(tǒng)的做法是在電解液中添加阻燃劑，曹余良課題組則另辟蹊徑，長(zhǎng)期致力于非燃磷酸酯溶劑完全替換目前可燃體系，試圖從根本上解決這一問(wèn)題。然而，小分子磷酸酯類化合物在石墨和金屬鋰負(fù)極表面會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的還原分解，無(wú)法形成完整的鈍化膜，因此難以實(shí)現(xiàn)鋰離子的可逆脫嵌，限制了其應(yīng)用發(fā)展。
針對(duì)上述問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)將鹽與溶劑的摩爾比率（MR）控制在溶劑電化學(xué)穩(wěn)定閾值內(nèi)（>1：2），優(yōu)選出了氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）與磷酸三乙酯（TEP）摩爾比為1：2的電解液。該體系不僅具有低的摩爾濃度（~2.2 mol/L）、較低粘度、較高電導(dǎo)率。而且，值得注意的是，在這種高摩爾比（鹽與溶劑比）體系中，大多數(shù)TEP分子與Li+絡(luò)合，幾乎無(wú)自由的溶劑分子存在，造成溶劑還原電位負(fù)移，抑制了溶劑分子在負(fù)極表面的不可逆分解，實(shí)現(xiàn)石墨和金屬鋰負(fù)極的可逆電化學(xué)循環(huán)。
此外，包含鈷酸鋰正極、石墨負(fù)極和這種非燃電解液的18650軟包實(shí)際電池表現(xiàn)出高的首周庫(kù)侖效率和放電容量以及穩(wěn)定的循環(huán)性能，同時(shí)該18650電池均通過(guò)了針刺、短路、重物沖擊等安全性測(cè)試，表現(xiàn)出了優(yōu)異的安全性能。
該工作提出了高的鹽與溶劑的摩爾比是穩(wěn)定溶劑電化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵，以此實(shí)現(xiàn)了高摩爾比且低濃度鹽的非燃電解液體系。這種非燃電解液在保證優(yōu)異電化學(xué)性能和安全性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低了電解液的粘度和成本，這對(duì)后續(xù)的研究（如溶劑分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）和商業(yè)化開(kāi)發(fā)具有重要理論和技術(shù)指導(dǎo)意義，可進(jìn)一步促進(jìn)電動(dòng)汽車安全性鋰離子電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41560-018-0196-y
（編輯：陳麗霞）
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com