En høj-indhold triethylphosphat-baseret, ikke-brændbar og høj ledningsevne elektrolyt til lithium-ion batterier

Sikkerhedsproblemer relateret til brændbare elektrolytter i lithium-ion-batterier (LIB'er) er fortsat en stor udfordring for deres udvidede anvendelse. Brugen af ​​ikke-brændbare fosfatbaserede elektrolytter har bevist sin gyldighed til at hæmme forbrændingen af ​​LIB'er. Men det stærke samspil mellem Li ⁺ og fosfat fører til en dominerende fast elektrolyt interfase (SEI) med begrænset elektronisk afskærmning, hvilket resulterer i dårlig Li ⁺ indskydning ved grafit (Gr) anoden ved brug af elektrolytter med højt fosfatindhold.

En undersøgelse for at løse dette problem blev udført af Prof. Jia Xie og Ph.D. Ziqi Zeng fra School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology.

"For at afhjælpe dette problem og forbedre Li ⁺ indsættelse foreslår vi en 'In-N-Out'-strategi for at gøre fosfat 'ikke-koordinerende'. Ved at anvende en kombination af stærkt polære opløsningsmidler for en 'blokeffekt' og svagt polære opløsningsmidler til en 'modstandseffekt', Li ⁺ −phosphatinteraktion reduceres."

"Som et resultat forbliver fosfat i elektrolytfasen ('In'), hvilket minimerer dets indvirkning på inkompatibiliteten med Gr-elektroden ('Out'). I den designede elektrolyt, selvom indholdet af TEP når over 60 vægt% , opnår Gr-anoden stadig reversibel Li ⁺ de-interkalationsreaktion. I mellemtiden forbedrer indførelsen af ​​stærkt polære opløsningsmidler dissociationen af ​​lithiumsalte, hvilket får elektrolytten til at udvise fremragende ionledningsevne (5,94 mS/cm ved 30 ⁰C),« siger Xie.

Et par implikationer viser sig således for design af ikke-brandbare elektrolytter:1) opløsningsmidlernes koordinationsevne med Li ⁺ kunne justeres ved "In-N-Out" strategi; 2) "trækeffekten" er universel interaktion mellem svagt polære opløsningsmidler og TEP, hvilket giver større mulighed for at designe ikke-brændbare elektrolytter.

Studiet er publiceret i tidsskriftet Science China Chemistry .

Flere oplysninger: Mengchuang Liu et al., "In-N-out"-design, der muliggør triethylphosphatbaserede ikke-brændbare og højkonduktive elektrolytter med højt indhold af triethylfosfat til lithium-ion-batterier, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1803-x

Leveret af Science China Press