LiTFSI 深共融电解液在锂金属电池中的应用

1991 年，索尼公司将锂离子电池商业化。自此以后，锂离子电池在电子产品中迅速发展。现如今，电动汽车的迅速发展，对高比能锂离子电池的需求更加迫切。然而，目前最先进的锂离子电池的能量密度只能达到 250 Wh·kg － 1，已经不能满足高比能的要求。锂金属负极具有超高的理论比容量( 3860mAh·g － 1) ，开发锂金属电池能够实现高能量密度的要求。然而，目前传统的商用电解液不能很好地应用于锂金属电池中，这主要是因为锂金属具有强还原性，与电解液会发生副反应，形成锂枝晶。锂枝晶在电池循环过程中会进一步生长，刺穿隔膜，导致电池短路甚至发生爆炸。此外，传统商用电解液的电化学窗口比较窄、易挥发、易燃等缺点也进一步限制了其在锂金属电池中的应用。深共融溶剂主要由氢键受体( 季铵盐、两性离子等) 和氢键供体( 尿素、三氟乙酰胺等) 组成。作为新型的离子液体( ILs) ，深共融溶剂具有高离子电导率、良好的热稳定性和较宽的电化学窗口等诸多优点。据报道，尿素( Urea) 和 双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐( LiTFSI) 可以在室温下形成深共融体系，表现出良好的离子电导率，能够应用于锂离子电池中。然而，目前关于尿素基深共融电解液应用于锂金属电池中的报道相对较少。基于此，本文将 Urea /LiTFSI 形成的深共融电解液应用于LiFePO4 | Li，Li | Li 对称电池。结果表明该电解液在 LiFePO4 | Li电池中能够稳定循环 300 圈( 1 C 倍率) 。与传统的商用电解液相比，Urea / LiTFSI 电解液组装的 Li | Li 对称电池表现出更小的极化电压。