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. Litiumsalt LiFSI spelar en mycket positiv roll i elektrolytdesignen. Stort tack till den fantastiska forskningen och tillvägagångssättet från akademikern Jun Chen och Qing Zhao-teamet från Nankai University. Vilken skillnad och inspiration kan deras forskning ge oss? Låt oss ta en titt på det.
Abstrakt
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 elektrolyt-elektrod-gränssnittet. 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