Terminally fluorinated ether as a solvent for high-performance lithium metal battery electrolyte†

IF 4.2 2区化学 Q2 CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY Chemical Communications Pub Date : 2025-01-11 DOI:10.1039/D4CC06265E

Alexander A. Hizbullin, Irina V. Kutovaya, Gayane A. Kirakosyan, Dmitry A. Cheshkov, Victoria A. Nikitina, Stanislav S. Fedotov and Olga I. Shmatova

引用次数: 0

Abstract

Terminally fluorinated ether 5FDEE shows exceptional compatibility with LiPF₆, enabling high-performance Li-metal batteries. Li‖NMC811 cells with a 1 M LiPF₆ in 5FDEE : FEC (9 : 1 v/v) electrolyte demonstrate remarkable cycling stability with an average coulombic efficiency exceeding 99.9% and no capacity fading over 550 cycles at 2.7–4.3 V vs. Li⁺/Li.

Abstract Image

查看原文

微信好友朋友圈 QQ好友复制链接

本刊更多论文

末端氟化醚作为溶剂，用于高性能锂金属电池的电解液

终端氟化醚5FDEE与LiPF6具有卓越的兼容性，可实现高性能锂金属电池。Li||NMC811电池在5FDEE:FEC（体积比为9:1）电解液中具有显著的循环稳定性，平均库仑效率超过99.9%，在2.7-4.3 V下与Li+/Li相比，在550次循环中没有容量衰减。锂金属电池（LMB）在高能量密度应用方面前景广阔；然而，实现长期循环稳定性仍然是主要挑战。这一挑战源于对高活性锂金属阳极和高压阴极材料稳定的电解质的渴望。醚溶剂由于其与金属锂1,2,3的相容性而显示出潜力，但其有限的氧化稳定性限制了其在高压系统中的应用。此外，普遍使用的电解质盐六氟磷酸锂（LiPF6）由于其酸性，通常不溶或与醚基溶剂发生反应，从而促进聚合反应。7,8由于这种不相容性，必须使用磺酰亚胺盐，如二氟磺酰亚胺锂（LiFSI）或二氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI）作为LiPF6的替代品。然而，磺酰亚胺盐的使用引入了一个新的障碍：铝电池部件在高压下的降解，限制了电解质的电化学窗口。提高醚类溶剂氧化稳定性的努力通常集中在控制锂配合物的溶剂化结构上。虽然高浓度电解质通过增加锂配位溶剂的比例来提高氧化稳定性，但它们的粘度高，离子电导率低，润湿性差，反应动力学受阻。13,14局部高浓度电解质，含有稀释溶剂，如全氟醚，通过降低粘度，同时保持氧化稳定性来解决这些挑战。15,16然而，这些方法通常依赖于使用LiFSI盐，不幸的是，这会导致铝腐蚀。最近的研究探索了将氟原子直接纳入醚的分子结构中，以提高其氧化稳定性。17,18,19虽然这种策略显示出与高压阴极兼容的希望，但它通常仍然需要使用磺酰亚胺盐。因此，开发一种新的醚基电解质，同时具有良好的离子电导率，优异的氧化稳定性和与LiPF6的兼容性，对于实现实用的高压锂金属电池至关重要。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文去求助

来源期刊

Chemical Communications 化学-化学综合

CiteScore

8.60

自引率

4.10%

发文量

2705

审稿时长

1.4 months

期刊介绍： ChemComm (Chemical Communications) is renowned as the fastest publisher of articles providing information on new avenues of research, drawn from all the world''s major areas of chemical research.