具有增强界面稳定性的阻燃型电解液用于实际锂金属电池

作     者：寇骁航 张娇龙 李朝林 李如宏 阮挺婷 王文辉 Xiaohang Kou;Jiaolong Zhang;Chaolin Li;Ruhong Li;Tingting Ruan;Wenhui Wang

作者机构：School of Materials Science and Engineering&Research Institute of Interdisciplinary ScienceDongguan University of TechnologyDongguan 523808China School of Civil and Environmental EngineeringHarbin Institute of TechnologyShenzhenShenzhen 518055China School of Biological and Chemical EngineeringZhejiang University of Science and TechnologyHangzhou 310023China ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation CenterZhejiang UniversityHangzhou 311215China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学）（英文版）)

年 卷 期：2024年第67卷第3期

页      面：804-815页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：support by Guang Dong Basic and Applied Basic Research Foundation (2021A1515111008) 

主　　题：Li metal anode high voltage cathode flame-retardant electrolyte solid electrolyte interphase 

摘      要：开发匹配高电压正极的锂金属电池是实现高能量存储系统的关键.因此,研发可以同时为锂金属负极和高电压正极产生稳定界面相的先进电解液非常必要.LiNO_(3)作为高效的固体电解质界面相添加剂被广泛应用于醚基电解液中,然而其在碳酸脂类电解液中的低溶解性严重限制了其在高压锂金属电池中的应用.本文利用磷酸三甲酯助溶剂提高LiNO_(3)在碳酸乙基甲酯/氟代碳酸乙烯酯电解液中的溶解度,并赋予电解液阻燃性能.此外,通过添加双草酸硼酸锂(LiBOB)进一步提高正负极的界面稳定性.结果表明,该电解液对锂金属负极和高电压层状氧化物正极均具有较高的兼容性.在2.8–4.3 V电压范围内,Li||LiCoO_(2)和Li||LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)电池在1.2 mA cm^(-2)电流密度下循环300周后的容量保持率分别为80.2%和84.2%.更令人惊喜的是,负/正极容量比为3.33的Li||NCM811电池在相同的充放电条件下循环150周后的容量保持率仍高达~80%.本论文对富含LiNO_(3)的阻燃型高压电解液的研究将为通过界面相调控研发安全的高比能锂金属电池提供理论指导.