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Angew. Chem. :一种高氟硼酸锂主盐赋能稳定锂金属电池2024-05-16
使用高比容量的锂金属负极(3860mAh g-1)和高电压正极被认为是提高锂离子电池能量密度的有效途径之一。然而,在高压(≥4.45 V)和高温(≥60°C)等恶劣条件下的实际应用中,使用传统锂盐的锂金属电池性能不佳。LiPF6作为最常用的锂盐,存在水分敏感性和热稳定性较差的缺点,难以满足锂金属电池上述条件下的实际应用需求。因此,迫切需要开发新的锂盐来克服现有锂盐存在的问题,以实现锂金属电池的实际应用。

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所的崔光磊研究员,崔子立副研究员,青岛科技大学周新红教授合作,在无水溶剂中通过一步反应法合成了一种硼中心锂盐-LiFPB,该盐结合了C-F和含硼基团的优点,LiFPB基电解液具有高的热稳定性和电化学稳定性。研究表明,LiFPB电解液在钴酸锂(LCO)/锂金属电池中表现出优异的高温(60°C)和高压(4.5V)性能。LiFPB独特的溶剂化结构有助于在锂负极表面形成含LiBxOy的SEI。同时,在LCO表面形成外层有机内层无机的复合CEI层,可以提高LCO正极的结构和循环稳定性。这项工作为开发耐高温、耐电压的锂盐提供了一条新的途径。

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LiFPB电解质特定溶剂化结构和特定的LUMO-HOMO能级有助于在高压LCO正极和锂金属负极上形成优异的CEI/SEI层。尽管LiFPB盐含有大量的氟,但没有观察到HF的产生,证明了LiFPB优良的稳定性。在使用薄锂负极(50 μm)的扣式和软包锂金属电池中表现出优异的循环稳定性。这些优异的性能为这种盐在高压和高温条件下的高能量密度锂金属电池中的实际应用铺平了道路。

文信息

A Highly-Fluorinated Lithium Borate Main Salt Empowering Stable Lithium Metal Batteries

Guansheng Chen, Lixin Qiao, Gaojie Xu, Longshan Li, Jiedong Li, Lin Li, Xiaochen Liu, Zili Cui, Shenghang Zhang, Shaokai Cheng, Changxing Han, Shitao Wang, Prof. Xinhong Zhou, Prof. Guanglei Cui

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202400797

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