新設計の電解質により、エネルギー密度700Wh/kgを超えるリチウムイオン電池が実現
| Jerry Huang
編集者注：新たに合成された材料は、室温で700 Wh/kg以上、-50℃で約400 Wh/kgのエネルギー密度を実現するリチウム金属パウチ電池を可能にする、斬新な電解質の開発に新たな可能性をもたらします。リチウム塩LiFSIは、電解質の設計において非常に重要な役割を果たしています。南開大学の陳俊院士と趙慶院士による素晴らしい研究とアプローチに感謝します。
要約電気化学デバイス用の電解質溶媒は、過去数十年にわたり、酸素（O）系および窒素（N）系の配位子が主流であった。これらの配位子では、双極子とイオン（Li+、Na+など）の相互作用がイオン解離と輸送の基礎となるが、電解質と電極の界面での電荷移動プロセスを阻害する。本稿では、モノフッ素化構造を持つアルカンを合成することにより、設計された立体障害とルイス塩基性を持つフッ素（F）系配位子が2 mol/Lを超える塩の溶解を可能にすることを示す。中でも、1,3-ジフルオロプロパン（DFP）系Liイオン電解質は、低粘度（0.95 cp）、高酸化安定性（>4.9 V）、-70 °Cでのイオン伝導率0.29 mS/cmなど、エネルギー密度が高く低温動作が可能な電池に必要なすべての利点を備えている。第一溶媒和殻にフッ素原子を組み込むことで、弱いF–Li+配位により、クーロン効率（CE）が最大99.7%に達し、−50 °CでのO–Li+配位よりも一桁大きい交換電流密度でLiの析出/剥離プロセスが促進されます。さらに、この電解質は、0.5 g/Ah未満の電解質量でリチウム金属パウチセルを動作させ、室温で700 Wh/kg以上、−50 °Cで約400 Wh/kgのエネルギー密度を実現します。本研究のハイドロフルオロカーボン（HFC）電解質は、従来の配位化学を超えた電気化学システムを構築するための実現可能なアプローチを提供します。
参照
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10210-6