Säkerhetsfrågor relaterade till brandfarliga elektrolyter i litiumjonbatterier (LIB) är fortfarande en stor utmaning för deras utökade tillämpning. Användningen av icke brandfarliga fosfatbaserade elektrolyter har bevisat sin giltighet för att hämma förbränning av LIB. Men det starka samspelet mellan Li + och fosfat leder till en dominant fast elektrolytinterfas (SEI) med begränsad elektronisk skärmning, vilket resulterar i dålig Li + interkalering vid grafitanoden (Gr) vid användning av elektrolyter med hög fosfathalt.
En studie för att ta itu med detta problem genomfördes av Prof. Jia Xie och Ph.D. Ziqi Zeng från School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology.
"För att mildra det här problemet och förbättra Li + Införandet föreslår vi en 'In-N-Out'-strategi för att göra fosfat 'icke-koordinerande'. Genom att använda en kombination av starkt polära lösningsmedel för en "blockeffekt" och svagt polära lösningsmedel för en "drageffekt", Li + −fosfatinteraktionen minskar."
"Som ett resultat förblir fosfat i elektrolytfasen ('In'), vilket minimerar dess påverkan på inkompatibiliteten med Gr-elektroden ('Out'). I den designade elektrolyten, även om innehållet av TEP når över 60 viktprocent , uppnår Gr-anoden fortfarande reversibel Li + de−interkalationsreaktion. Samtidigt förbättrar införandet av starkt polära lösningsmedel dissociationen av litiumsalter, vilket gör att elektrolyten uppvisar utmärkt jonledningsförmåga (5,94 mS/cm vid 30 ⁰C), säger Xie.
Ett par implikationer framträder således för att designa icke-brandfarliga elektrolyter:1) lösningsmedlens koordinationsförmåga med Li + skulle kunna justeras med "In−N−Out" strategi; 2) "drageffekten" är universell interaktion mellan svagt polära lösningsmedel och TEP, vilket ger större möjligheter att designa icke-antändliga elektrolyter.
Studien är publicerad i tidskriften Science China Chemistry .
Mer information: Mengchuang Liu et al, "In-N-out"-design som möjliggör höghaltig trietylfosfatbaserade icke-brandbara och högkonduktiva elektrolyter för litiumjonbatterier, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1803-x
Tillhandahålls av Science China Press
