Nyutvecklade elektrolyter möjliggör litiumbatterier med energitäthet över 700 Wh/kg
| Jerry Huang
Redaktörens anmärkning: Nyligen syntetiserade material ger möjligheter till nya elektrolyter som gör det möjligt för litiummetallpåseceller att uppnå energitätheter större än 700 Wh/kg vid rumstemperatur och cirka 400 Wh/kg vid -50 °C. Litiumsaltet LiFSI spelar en mycket positiv roll i elektrolytdesignen. Tack vare den utmärkta forskningen och tillvägagångssättet från akademikerna Jun Chen och Qing Zhao från Nankai University.
Sammanfattning Elektrolytlösningsmedel för elektrokemiska anordningar har dominerats av syre (O)-baserade och kväve (N)-baserade ligander under de senaste decennierna, för vilka dipol-jon-interaktionen (Li+, Na+ och så vidare) vanligtvis lägger grunden för jonkissociation och transport men frustrerar laddningsöverföringsprocessen vid gränssnittet mellan elektrolyt och elektrod. Genom att syntetisera alkaner med monofluorerade strukturer visar vi här att fluor (F)-baserade ligander med designat steriskt hinder och Lewis-basicitet möjliggör saltupplösning på mer än 2 mol/L. Bland dem är 1,3-difluor-propan (DFP)-baserad litiumjonelektrolyt utrustad med alla fördelar för energitäta och lågtemperaturbatterier, inklusive låg viskositet (0,95 cp), hög oxidationsstabilitet (>4,9 V) och jonledningsförmåga på 0,29 mS/cm vid −70 °C. Genom att införliva F-atomer i det första solvatiseringsskalet underlättar den svaga F-Li+-koordinationen Li-pläterings-/strippningsprocessen med en Coulombisk effektivitet (CE) upp till 99,7 % och en strömtäthet som är en magnitud större än O-Li+-koordinationen vid −50 °C. Elektrolyterna möjliggör vidare drift av litium-metall-påseceller under en elektrolytmängd på mindre än 0,5 g/Ah, vilket uppnår energitätheter större än 700 Wh/kg vid rumstemperatur och cirka 400 Wh/kg vid −50 °C. Fluorväteelektrolyterna (HFC) i detta arbete ger en genomförbar metod för att bygga elektrokemiska system utöver traditionell koordinationskemi.
Hänvisning
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10210-6