韓國研發含氟電解質延長鋰電池壽命

外媒報道稱，韓國蔚山國家科學技術研究院能源與化學工程學院Nam-SoonChoi和SangKyuKwak教授領導的聯合研究小組研發出一種采用含氟原子溶劑的離子濃縮電解液。

該電解液能夠平均地在鋰金屬電池的正負極上形成保護膜，延長整個電池壽命，新增其能量輸出。

（圖片來源：greencarcongress.com）

具有高可逆容量的鋰金屬負極和高鎳正極被認為是制造高能量密度電池的最佳材料體系之一。但鋰金屬負極的首效庫倫低、會出現鋰枝晶以及高鎳正極性能不穩定妨礙了這些電極的實際使用。

當鋰離子在電池正負極之間移動時，鋰金屬電池或鋰電池就會發生充放電。此時，鋰離子移動的通道是電解液，而電解液本身會在電極（負極/正極）表面發生反應，形成保護膜。不過，當形成的保護膜并不平均時，問題就會出現。

屆時，金屬鋰會在大幅出今朝負極，即出現枝晶，導致電池短路，或改變了正極，降低了電池性能。因此，制造一種理想型保護膜很緊要，為此非得有效控制電解液的成分。

對此，Nam教授的研究小組開發了一種新型含氟電解質，可以同時保護負極和正極，并新增電池輸出。當氟與鋰反應時，在鋰電極的表面形成保護膜，當保護膜被部分破壞時，也會被修復。

Kwak教授的小組使用理論計算來確定含氟溶劑的反應趨勢和反應機理。與常規的氟相比，具有更容易還原反應的氟化醚溶劑，具有易于釋放氟的性質，從而在正極上形成保護膜（氟化界面）。

詳盡而言，這種含氟化合物可以用作界面改性劑，以擴展基于醚的電解質的適用電壓范圍。

該電解質已專門用于充電截止電壓低于4V（vs.Li）的鋰金屬電池。/Li+）。

在濃醚基電解質中同時使用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和碳酸氟亞乙酯的互補電解質設計，可顯著提高Li|LiNi0中的容量保持率（99.1％）。

8Co0.1Mn0.1O2全電池，在25°C下經過100個循環后，庫侖效率高達99.98％。

因此，改進的電解質體系有望用于處理具有高鎳正極的高能量密度鋰金屬電池中不穩定的醚基電解質的還原和氧化分析問題。

預計該計算原理將有助于功能性電解質材料和添加劑的開發，以實現鋰金屬電池的高性能。電極界面穩定機制將用于設計高能量密度電池開發的電解質系統。

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