清華新聞網(wǎng)2月6日電 全固態(tài)電池是下一代儲(chǔ)能技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵制高點(diǎn),。聚合物電解質(zhì)以其輕質(zhì),、高柔性和良好的加工性等優(yōu)點(diǎn)，在高能量密度,、長循環(huán)壽命,、高安全性的固態(tài)鋰金屬電池領(lǐng)域有著巨大潛力，但目前其受到極性聚合物鏈主導(dǎo)的鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)的影響,，導(dǎo)致電解質(zhì) / 電極界面不穩(wěn)定,，惡化的電池性能。因此,，迫切需要為固態(tài)聚合物鋰電池量身定制一款高性能的電解質(zhì),。
清華大學(xué)化工系劉凱團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類不對(duì)稱鋰鹽：選擇性氟化芳香型鋰鹽，用于調(diào)節(jié)聚合物電解質(zhì)中的溶劑化結(jié)構(gòu)和界面化學(xué)行為,。通過改造陰離子的結(jié)構(gòu),，減弱鋰離子與聚合物鏈的耦合，增強(qiáng)鋰離子與陰離子的配位,。同時(shí)陰離子與聚合物之間的氫鍵促使形成了一種“三聯(lián)體”溶劑化結(jié)構(gòu),，提高了電解質(zhì)的均勻性和機(jī)械強(qiáng)度，誘導(dǎo)生成了富含Li2O的超薄界面層,。該分子工程策略有望促進(jìn)高性能全固態(tài)鋰金屬電池的進(jìn)一步發(fā)展,。
圖1 選擇性氟化鋰鹽的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和聚合物電解質(zhì)的基本性質(zhì)
圖2 選擇性氟化鋰鹽的溶劑化結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)總結(jié)
應(yīng)用選擇性氟化鋰鹽的磷酸鐵鋰全固態(tài)鋰金屬電池在1650圈循環(huán)過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，庫倫效率為99.8%,，使用高載量正極和薄鋰組成的固態(tài)全電池實(shí)現(xiàn)了580圈循環(huán)的創(chuàng)紀(jì)錄壽命,，容量保持率為97.4%。這項(xiàng)工作為下一代固態(tài)電池的電解質(zhì)設(shè)計(jì)提供了新的見解,。
相關(guān)成果于1月31日以“選擇性氟代芳香鋰鹽用于全固態(tài)電池的溶劑化結(jié)構(gòu)和界面化學(xué)調(diào)控”（Selectively fluorinated aromatic lithium salts regulate the solvation structure and interfacial chemistry for all-solid-state batteries）為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上,。
論文第一作者為清華大學(xué)化工系2020級(jí)博士生閆帥帥，通訊作者為清華大學(xué)化工系劉凱副教授,。該研究工作得到了北京市自然科學(xué)基金,、國家自然科學(xué)基金的支持。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads4014
供稿：化工系
編輯：邱收
審核：周襄楠
