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中科院青岛能源所开发出新型高热稳定性锂盐用于下一代高能锂电池领域

2019-7-31 10:43| 发布者: admin| 查看: 215| 评论: 0|来自: 中科院青岛生物能源与过程研究所

摘要: 如果说电解液是锂电池的“血液”,那么电解液中的锂盐犹如“血液”中的“血红蛋白”,其重要性不言而喻。传统电解液中大多采用六氟磷酸锂(LiPF6)作为主盐,但LiPF6存在热稳定性差(<100℃),遇水极易分解等缺点 ...

如果说电解液是锂电池的“血液”,那么电解液中的锂盐犹如“血液”中的“血红蛋白”,其重要性不言而喻。传统电解液中大多采用六氟磷酸锂(LiPF6)作为主盐,但LiPF6存在热稳定性差(<100℃),遇水极易分解等缺点,难以满足下一代高能锂电池应用需求。近年来,依托中国科学院青岛生物能源与过程研究所建设的青岛储能产业技术研究院致力于新型高热稳定性高安全锂盐的设计、合成和应用研究,并取得一系列进展:自主设计合成了一系列具有高热稳定性(>200℃)高安全的硼系主盐,如酒石酸硼酸锂及其衍生物(Electrochim. Acta 2013, 92, 132-138; Solid State Ionics 2014, 262 747-753; Electrochim. Acta2014, 141, 167-172; J. Mater. Chem. A 2015, 3, 7773-7779; Coord. Chem. Rev. 2015, 292, 56-73),大阴离子结构的全氟叔丁氧基三氟硼酸锂(LiTFPFB,Chem. Sci. 2018, 9, 3451-3458)等;同时,开展了一些将新型高热稳定性主盐应用于下一代高电压锂电池的研究(Energy Environ. Sci. 2018, 11, 1197-1203;J. Electrochem. Soc. 2019, 166, A2313-A2321);另外,也开展了一些高浓度锂盐电解液的开拓性研究工作(Chem. Commun. 2019, DOI:10.1039/C9CC03246K; J. Power Sources 2019, DOI:https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.226942)。

  近日,青岛储能院将自主合成的新锂盐LiTFPFB 用于抑制双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)对正极Al集流体的腐蚀,并通过溶剂和添加剂配方的优化,开发出高热稳定性混合主盐电解液,实现LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2/Li (NMC/Li)金属锂电池超宽温区(-40℃-90℃)运行,相关工作以Front Cover Picture文章发表于SmallSmall 2019, 15, 1900269)。近年来混合主盐电解液在下一代高能锂电池领域备受关注,正是因为在电解液锂盐研究领域的深厚积淀,青岛储能院应邀撰写关于混合主盐电解液的综述,以Key Scientific Issues in Formulating Blended Lithium Salts Electrolyte for Lithium Batteries 为题目在线发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition,DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201906494)。

  相关系列研究获得国家自然科学基金杰出青年科学基金、国家重点研发计划新能源汽车固态电池项目、中科院纳米先导专项和深海先导专项、国家自然科学基金重点基金、山东省自然科学基金重大研发项目、青岛市储能行业科学研究智库联合基金、青岛能源所“一三五”项目等的大力资助。

 

图1:新型混合主盐电解液实现高能金属锂电池超宽温运行

 

图2:混合主盐电解液功能分类



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