Новые электролиты позволяют создавать литий-ионные батареи с плотностью энергии более 700 Вт·ч/кг.
| Jerry Huang
Примечание редактора: Новые синтезированные материалы открывают возможности для создания новых электролитов, позволяющих литий-металлическим пакетным элементам достигать плотности энергии более 700 Вт·ч/кг при комнатной температуре и около 400 Вт·ч/кг при -50 °C. Литиевая соль LiFSI играет очень важную роль в разработке электролитов. Огромная благодарность за замечательные исследования и подход академика Цзюнь Чена и команды Цин Чжао из Нанькайского университета. Какие изменения и вдохновение могут принести нам их исследования? Давайте посмотрим.
Абстрактный
В последние десятилетия в качестве электролитных растворителей для электрохимических устройств преобладали лиганды на основе кислорода (O) и азота (N), для которых диполь-ионное взаимодействие (Li+, Na+ и т. д.) обычно закладывает основу для диссоциации и переноса ионов, но препятствует процессу переноса заряда на границе раздела электролит-электрод. В данной работе, синтезируя алканы с монофторированными структурами, мы показываем, что лиганды на основе фтора (F) с заданным стерическим препятствием и основностью по Льюису позволяют растворять соли с концентрацией более 2 моль/л. Среди них литий-ионный электролит на основе 1,3-дифторпропана (DFP) обладает всеми преимуществами для энергоемких и низкотемпературных батарей, включая низкую вязкость (0,95 сП), высокую окислительную стабильность (>4,9 В) и ионную проводимость 0,29 мСм/см при −70 °C. Включение атомов F в первую сольватационную оболочку обеспечивает слабую координацию F–Li+, что облегчает процесс осаждения/удаления лития с кулоновской эффективностью (CE) до 99,7% и плотностью обменного тока на порядок выше, чем при координации O–Li+ при −50 °C. Кроме того, эти электролиты позволяют использовать литий-металлические пакетные элементы с количеством электролита менее 0,5 г/Ач, достигая плотности энергии более 700 Вт·ч/кг при комнатной температуре и около 400 Вт·ч/кг при −50 °C. Гидрофторуглеродные (ГФУ) электролиты, представленные в данной работе, обеспечивают перспективный подход к созданию электрохимических систем, выходящих за рамки традиционной координационной химии.
Ссылка
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10210-6