采用可持续电解质介质与多种正极化学体系的锂金属电池
应用物理
2021-10-27 v1 材料科学
化学物理
摘要
本文从高能碱金属负极的安全使用角度，评估了采用浓醚类电解质的锂金属电池与不同正极化学体系的匹配性能。具体而言，将二乙二醇二甲醚（DEGDME）和三乙二醇二甲醚（TREGDME）溶解双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）和硝酸锂（LiNO3）至接近溶剂饱和浓度，用于装配采用转化型硫-锡复合材料（S:Sn 80:20 w/w）或 Li+（脱）嵌入型 LiFePO4 正极的锂电池。循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）清晰表明，浓电解质在过程可逆性和低界面电阻方面具有适用性，尤其在有利的活化之后。锂-硫（Li/S）电池的恒流测试显示在室温（25 °C）下具有可观容量，且基于 DEGDME 的电解质在 35 °C 下容量高达 1300 mAh gS-1。另一方面，锂-LiFePO4（Li/LFP）电池表现出令人满意的循环行为，特别是在首次放电中采用额外低压截止（即 1.2 V）的还原步骤以巩固固体电解质界面（SEI）时。该步骤使库仑效率接近 100%、容量接近 160 mAh g-1，且基于 TREGDME 的电池保持率尤为突出。因此，本工作提出使用浓醚类电解质、精细调控操作条件以及谨慎选择活性材料化学体系，是实现实用且安全锂金属电池的重要步骤。
引用
@article{arxiv.2107.04446,
title = {Lithium-Metal Batteries Using Sustainable Electrolyte Media and Various Cathode Chemistries},
author = {Vittorio Marangon and Luca Minnetti and Matteo Adami and Alberto Barlini and Jusef Hassoun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04446},
year = {2021}
}