LiTFSI 深共融電解液在鋰金屬電池中的應用

1991 年，索尼公司將鋰離子電池商業化。自此以後，鋰離子電池在電子産品中迅速髮展。現如今，電動汽車的迅速髮展，對高比能鋰離子電池的需求更加迫切。然而，目前最先進的鋰離子電池的能量密度隻能達到 250 Wh·kg － 1，已經不能滿足高比能的要求。鋰金屬負極具有超高的理論比容量( 3860mAh·g － 1) ，開髮鋰金屬電池能夠實現高能量密度的要求。然而，目前傳統的商用電解液不能很好地應用於鋰金屬電池中，這主要是因爲鋰金屬具有強還原性，與電解液會髮生副反應，形成鋰枝晶。鋰枝晶在電池循環過程中會進一步生長，刺穿隔膜，導緻電池短路甚至髮生爆炸。此外，傳統商用電解液的電化學窗口比較窄、易揮髮、易燃等缺點也進一步限製瞭其在鋰金屬電池中的應用。深共融溶劑主要由氫鍵受體( 季銨鹽、兩性離子等) 和氫鍵供體( 尿素、三氟乙醯胺等) 組成。作爲新型的離子液體( ILs) ，深共融溶劑具有高離子電導率、良好的熱穩定性和較寬的電化學窗口等諸多優點。據報道，尿素( Urea) 和 雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰鹽( LiTFSI) 可以在室溫下形成深共融體繫，錶現齣良好的離子電導率，能夠應用於鋰離子電池中。然而，目前關於尿素基深共融電解液應用於鋰金屬電池中的報道相對較少。基於此，本文將 Urea /LiTFSI 形成的深共融電解液應用於LiFePO4 | Li，Li | Li 對稱電池。結果錶明該電解液在 LiFePO4 | Li電池中能夠穩定循環 300 圈( 1 C 倍率) 。與傳統的商用電解液相比，Urea / LiTFSI 電解液組裝的 Li | Li 對稱電池錶現齣更小的極化電壓。