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非水電解質(zhì)由于具有寬的電化學(xué)窗口和優(yōu)異的電化學(xué)性能，在鋰離子電池中得到了廣泛應(yīng)用。然而非水電解質(zhì)具有高的可燃性和揮發(fā)性，可能引起鋰離子電池出現(xiàn)起火、爆炸等安全問題。為了克服電解質(zhì)易燃問題，傳統(tǒng)的做法是在非水電解質(zhì)中添加阻燃劑，但是這些阻燃劑會在負極表面發(fā)生強烈的氧化還原反應(yīng)，嚴重惡化電池性能。近日，合肥工業(yè)大學(xué)項宏發(fā)教授團隊研發(fā)出的新型高濃度不燃電解液，彌補了上述缺陷。
這種新型的電解液采用磷酸三甲酯(TMP)為溶劑，雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)為溶質(zhì)，能夠完全不燃(圖1)，因此大大提高了電池的安全性。同時在高濃度下(5 mol/L)，電解液中大部分TMP溶劑分子和Li+配位，形成特殊的溶劑化結(jié)構(gòu)，這使得溶劑分子與負極之間的副反應(yīng)減少了。當這種電解液應(yīng)用于三元-石墨鋰離子電池時，抑制了因TMP共嵌入引起的石墨剝離。同時與傳統(tǒng)的碳酸酯電解液相比，具有更好的循環(huán)性能(圖2)。此外，這種高濃度電解液的特殊溶劑化結(jié)構(gòu)還能夠有效抑制鋰枝晶(圖3)，應(yīng)用于三元鋰金屬電池時，也具有很好的循環(huán)性能。
圖1 M LiFSI/TMP電解液和1 M LiPF6/EC-DEC電解液的燃燒試驗
圖2 M LiFSI/TMP電解液和1 M LiPF6/EC-DEC電解液在三元/石墨全電池中的電化學(xué)性能
圖3 M LiFSI/TMP電解液和1 M LiPF6/EC-DEC電解液在三元鋰金屬電池中的電化學(xué)性能
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