国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!

研究背景

LiNO3作為一種典型的鹽添加劑,廣泛應(yīng)用于醚類電解液,可通過(guò)在鋰負(fù)極表面形成穩(wěn)定的SEI,以顯著改善鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性和可逆性。不幸的是,大多數(shù)醚溶劑的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能量太高,耐氧化性較差,無(wú)法與基于高能量密度正極(NCM622或NCM811等)的鋰金屬電池(LMBs)兼容。相比之下,液態(tài)烷基碳酸酯,如碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC),在這些正極的氧化環(huán)境中電化學(xué)穩(wěn)定,因此是基于這些正極的商業(yè)鋰離子電池中最常用的電解液溶劑。然而,這些溶劑無(wú)法在鋰金屬負(fù)極的高還原電位下形成穩(wěn)定的界面相,從而導(dǎo)致鋰剝離/沉積的低可逆性(通常< 90%)。

該領(lǐng)域一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題是,是否可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的鹽添加劑,如 LiNO3,用于電化學(xué)穩(wěn)定的碳酸酯——以制備受益于兩個(gè)電極的高可逆LMBs。先前的研究報(bào)告稱,由于Li+和NO3?之間的強(qiáng)相互作用,LiNO3在EC和DEC中的溶解度有限(≤1000 ppm)。但是,這些結(jié)果卻令人費(fèi)解。EC的介電常數(shù)超過(guò)了電池中使用的所有環(huán)醚(EC ≈ 90;碳酸丙烯酯(PC) ≈ 65;1,2-二甲氧基乙烷(DME)≈ 7.2;1,3-二氧戊環(huán)(DOL) ≈ 8),甚至超過(guò)了水(H2O ≈ 80)。這意味著,從嚴(yán)格的經(jīng)典觀點(diǎn)來(lái)看,基于EC或PC的純碳酸酯電解液有望提供比環(huán)醚更好的解離 LiNO3的能力。此外,基于Cu2+、Sn2+、In3+等的Lewis酸鹽添加劑已被報(bào)道通過(guò)陽(yáng)離子與NO3?離子的強(qiáng)相互作用促進(jìn)LiNO3在碳酸酯溶劑中的溶解。然而,這些報(bào)道的研究是基于含有LiPF6、EC和低介電常數(shù)線性碳酸酯溶劑的混合物,這意味著可能涉及其他復(fù)雜因素。
Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!

成果簡(jiǎn)介

近日,美國(guó)康奈爾大學(xué)Lynden Archer教授等發(fā)現(xiàn),與常識(shí)相反,EC等環(huán)狀碳酸酯溶劑可以在沒(méi)有任何添加劑的情況下溶解高達(dá)0.7 M的LiNO3,從而大大提高鋰金屬負(fù)極的可逆性。在此,作者研究了LiNO3在純環(huán)狀(EC、PC)和線性(DMC、DEC)碳酸酯以及EC/DMC混合物中的溶解度。研究發(fā)現(xiàn)LiNO3實(shí)際上在EC溶劑中顯示出相當(dāng)大的溶解度,但隨著線性碳酸酯DMC濃度的增加,溶解度顯著下降。

此外,作者還測(cè)試了通過(guò)加入Al(CF3SO3)3路易斯酸鹽來(lái)促進(jìn)LiNO3在碳酸酯中溶解的想法。結(jié)果表明,Al(CF3SO3)3確實(shí)提高了LiNO3在碳酸酯中的溶解度,但LiNO3的最高溶解度仍由碳酸酯溶劑中的EC含量決定。
基于此,作者通過(guò)采用LiNO3來(lái)改善各種最先進(jìn)的碳酸酯電解液,這為由薄鋰(50 μm)負(fù)極和高壓正極組成的電池提供了很大的改進(jìn)。研究顯示,LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 (2 mAh/cm2,0.5C)循環(huán)600次后具有90.5%的容量保持率, LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正極 (4 mAh/cm 2 , 0.2 C) 循環(huán)200次后具有92.5%的容量保持率。此外,1 Ah軟包電池(~300 Wh/kg)在0.5 C下循環(huán)100次后容量保持超過(guò) 87.9%。因此,這項(xiàng)工作的結(jié)果表明,LiNO3鹽添加劑在穩(wěn)定碳酸酯基電解液溶劑的LMB方面與穩(wěn)定醚基電解液一樣有效。相關(guān)成果以題為“Upgrading Carbonate Electrolytes for Ultra-stable Practical Lithium Metal Batteries”發(fā)表在《Angew》上。

圖文導(dǎo)讀

Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!

圖1 不同DMC含量的LiNO3-EC/DMC電解液體系溶解度圖
Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!
圖2 LiNO3在碳酸酯電解液中的溶解度說(shuō)明
Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!
圖3 提高含有LiNO3的EC基電解液的可逆性
Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!
圖4 EC基電解液中負(fù)極和正極的界面表征
Archer教授Angew:顛覆常識(shí),無(wú)需添加劑,LiNO3高濃度溶于碳酸酯電解液!
圖5 實(shí)用鋰金屬電池的性能

總結(jié)展望

總之,目前的結(jié)果意味著LiNO3可以作為碳酸酯電解液的有效鹽添加劑,并且先前報(bào)道的在碳酸酯溶劑中實(shí)現(xiàn)高LiNO3溶解度的困難,很可能是源于使用環(huán)狀/直鏈碳酸酯溶劑混合物的常見做法。一方面,作者傾向于進(jìn)一步論證有限溶解度有一個(gè)簡(jiǎn)單的經(jīng)典解釋(即DMC << EC),這降低了混合物的介電常數(shù)?;谶@些發(fā)現(xiàn),作者表明EC主導(dǎo)和富含LiNO3的電解液可以顯著提高LMBs的穩(wěn)定性,從36次循環(huán)到600次循環(huán)。

由于這項(xiàng)工作側(cè)重于電解液的研究,因此在鋰金屬上構(gòu)建人工界面、制備結(jié)構(gòu)化鋰金屬負(fù)極等其他策略可以很容易地與這項(xiàng)工作的進(jìn)展相結(jié)合,以進(jìn)一步延長(zhǎng)電池的壽命。此外,這項(xiàng)工作還揭示了鹽與鹽、鹽與溶劑、溶劑與溶劑通過(guò)制備電解液之間的競(jìng)爭(zhēng)和促進(jìn)關(guān)系,這在很大程度上影響了不同順序混合時(shí)的溶解度。通過(guò)分離電解液中各組分的作用,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)會(huì)發(fā)現(xiàn)更先進(jìn)的電解液。

Upgrading Carbonate Electrolytes for Ultra-stable Practical Lithium Metal Batteries. 2021. DOI: 10.1002/anie.202116214

原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/c2d5d376ad/

(0)

相關(guān)推薦

凉城县| 永和县| 新兴县| 衡东县| 民勤县| 新乐市| 堆龙德庆县| 静宁县| 商南县| 新民市| 永州市| 喀喇沁旗| 沁阳市| 灵璧县| 婺源县| 衡东县| 仁怀市| 德江县| 台州市| 页游| 宜州市| 丽水市| 白银市| 景洪市| 株洲市| 肥西县| 马关县| 虎林市| 平南县| 松原市| 池州市| 济宁市| 麟游县| 木里| 铁岭县| 鄂伦春自治旗| 乐业县| 通许县| 平邑县| 北京市| 凤冈县|