具有缩醛骨架的单氟代醚电解质用于高性能锂金属电池
材料科学
2023-06-01 v1 化学物理
摘要
醚类电解质的高度氟化由于稳定的SEI形成和良好的氧化稳定性，已使锂金属电池（LMBs）的循环稳定性得到提升。然而，高氟化度带来的缓慢离子传输和环境问题促使人们需要开发低氟化度的结构。在此，我们引入了双(2-氟乙氧基)甲烷（F2DEM），其特征是缩醛骨架的单氟代。即使在快速锂金属电镀条件下，F2DEM也能在Li||Cu半电池中实现高库仑效率（CE）和稳定的长期循环。进一步将F2DEM的性能与二乙氧基甲烷（DEM）和2-[2-(2,2-二氟乙氧基)乙氧基]-1,1,1-三氟乙烷（F5DEE）进行比较。DEM的结构相似性使我们能够更好地探究单氟代的影响，而F5DEE被选作性能最佳的LMB电解质之一作为参考。与非氟代的DEM相比，单氟取代提供了改善的氧化稳定性，如Li||Pt和Li||Al电池中的线性扫描伏安法（LSV）和电压保持实验所证明。由于氟化度的降低，也观察到比F5DEE更高的离子电导率。此外，1.75 M双(氟磺酰)亚胺锂（LiFSI）/ F2DEM相比于两种参考电解质显示出显著更低的过电位，这提高了能量效率并使其能够在高倍率条件下应用。在无负极（LiFePO4）LFP软包电池和具有20 μm过量Li的高载量LFP扣式电池中，F2DEM与DEM和F5DEE的对比研究进一步显示了F2DEM电解质改善的容量保持率。
引用
@article{arxiv.2305.19580,
title = {Monofluorinated Ether Electrolyte with Acetal Backbone for High-Performance Lithium Metal Batteries},
author = {Elizabeth Zhang and Yuelang Chen and Zhiao Yu and Yi Cui and Zhenan Bao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19580},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 6 figures