外媒報道稱，韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究院能源與化學(xué)工程學(xué)院Nam-Soon Choi 和Sang Kyu Kwak教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組研發(fā)出一種采用含氟原子溶劑的離子濃縮電解液。
該電解液能夠均勻地在鋰金屬電池的正負(fù)極上形成保護(hù)膜，延長整個電池壽命，增加其能量輸出。
（圖片來源：greencarcongress.com）
具有高可逆容量的鋰金屬負(fù)極和高鎳正極被認(rèn)為是制造高能量密度電池的最佳材料體系之一。但鋰金屬負(fù)極的首效庫倫低、會產(chǎn)生鋰枝晶以及高鎳正極性能不穩(wěn)定阻礙了這些電極的實際應(yīng)用。
當(dāng)鋰離子在電池正負(fù)極之間移動時，鋰金屬電池或鋰離子電池就會發(fā)生充放電。此時，鋰離子移動的通道是電解液，而電解液本身會在電極（負(fù)極/正極）表面發(fā)生反應(yīng)，形成保護(hù)膜。不過，當(dāng)形成的保護(hù)膜并不均勻時，問題就會出現(xiàn)。
屆時，金屬鋰會在大幅出現(xiàn)在負(fù)極，即產(chǎn)生枝晶，導(dǎo)致電池短路，或改變了正極，降低了電池性能。因此，制造一種理想型保護(hù)膜很重要，為此必須有效控制電解液的成分。
對此，Nam教授的研究小組開發(fā)了一種新型含氟電解質(zhì)，可以同時保護(hù)負(fù)極和正極，并增加電池輸出。當(dāng)氟與鋰反應(yīng)時，在鋰電極的表面形成保護(hù)膜，當(dāng)保護(hù)膜被部分破壞時，也會被修復(fù)。
Kwak教授的小組使用理論計算來確定含氟溶劑的反應(yīng)趨勢和反應(yīng)機(jī)理。與常規(guī)的氟相比，具有更容易還原反應(yīng)的氟化醚溶劑，具有易于釋放氟的性質(zhì)，從而在正極上形成保護(hù)膜（氟化界面）。
具體而言，這種含氟化合物可以用作界面改性劑，以擴(kuò)展基于醚的電解質(zhì)的適用電壓范圍。
該電解質(zhì)已專門用于充電截止電壓低于4 V（vs. Li）的鋰金屬電池。/ Li +）。
在濃醚基電解質(zhì)中同時使用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和碳酸氟亞乙酯的互補(bǔ)電解質(zhì)設(shè)計，可顯著提高Li | LiNi0中的容量保持率（99.1％）。
8Co0.1Mn0.1O2全電池，在25°C下經(jīng)過100個循環(huán)后，庫侖效率高達(dá)99.98％。
因此，改進(jìn)的電解質(zhì)體系有望用于解決具有高鎳正極的高能量密度鋰金屬電池中不穩(wěn)定的醚基電解質(zhì)的還原和氧化分解問題。
預(yù)計該計算原理將有助于功能性電解質(zhì)材料和添加劑的開發(fā)，以實現(xiàn)鋰金屬電池的高性能。電極界面穩(wěn)定機(jī)制將用于設(shè)計高能量密度電池開發(fā)的電解質(zhì)系統(tǒng)。
