國際權(quán)威期刊Nature Energy在線發(fā)表曹余良教授團隊研究成果
（轉(zhuǎn)自武大新聞網(wǎng)）（通訊員何劍超）7月2日，國際權(quán)威期刊Nature Energy（《自然?能源》，影響因子46）在線發(fā)表了化學與分子科學學院曹余良教授團隊關(guān)于非燃磷酸酯電解液在鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域中的研究成果。
高摩爾比磷酸酯電解液結(jié)構(gòu)特點和不燃性
論文題為Non-flammable electrolytes with high salt-to-solvent ratios for Li-ion and Li-metal batteries（《高摩爾比非燃電解液用于鋰離子和鋰金屬二次電池》，DOI: 10.1038/s41560-018-0196-y)，曹余良、武漢理工大學肖利芬和美國西北太平洋國家實驗室劉俊為共同通訊作者，我?；瘜W與分子科學學院博士生曾子琪為第一作者，其他作者還包括化學與分子科學學院江曉宇博士。
鋰離子電池安全性問題一直制約著鋰二次電池向電動汽車和大規(guī)模儲能領(lǐng)域發(fā)展，而影響鋰二次電池安全性的主要因素是易燃有機電解液的使用。傳統(tǒng)的做法是在電解液中添加阻燃劑，曹余良課題組則另辟蹊徑，長期致力于非燃磷酸酯溶劑完全替換目前可燃體系，試圖從根本上解決這一問題。然而，小分子磷酸酯類化合物在石墨和金屬鋰負極表面會發(fā)生強烈的還原分解，無法形成完整的鈍化膜，因此難以實現(xiàn)鋰離子的可逆脫嵌，限制了其應(yīng)用發(fā)展。
針對上述問題，該團隊通過將鹽與溶劑的摩爾比率（MR）控制在溶劑電化學穩(wěn)定閾值內(nèi)（>1：2），優(yōu)選出了氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）與磷酸三乙酯（TEP）摩爾比為1：2的電解液。該體系不僅具有低的摩爾濃度（~2.2 mol/L）、較低粘度、較高電導率。而且，值得注意的是，在這種高摩爾比（鹽與溶劑比）體系中，大多數(shù)TEP分子與Li+絡(luò)合，幾乎無自由的溶劑分子存在，造成溶劑還原電位負移，抑制了溶劑分子在負極表面的不可逆分解，實現(xiàn)石墨和金屬鋰負極的可逆電化學循環(huán)。
此外，包含鈷酸鋰正極、石墨負極和這種非燃電解液的18650軟包實際電池表現(xiàn)出高的首周庫侖效率和放電容量以及穩(wěn)定的循環(huán)性能，同時該18650電池均通過了針刺、短路、重物沖擊等安全性測試，表現(xiàn)出了優(yōu)異的安全性能。
該工作提出了高的鹽與溶劑的摩爾比是穩(wěn)定溶劑電化學性質(zhì)的關(guān)鍵，以此實現(xiàn)了高摩爾比且低濃度鹽的非燃電解液體系。這種非燃電解液在保證優(yōu)異電化學性能和安全性的基礎(chǔ)上，進一步降低了電解液的粘度和成本，這對后續(xù)的研究（如溶劑分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計）和商業(yè)化開發(fā)具有重要理論和技術(shù)指導意義，可進一步促進電動汽車安全性鋰離子電池的應(yīng)用開發(fā)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41560-018-0196-y
（編輯：陳麗霞）
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