韩国研发含氟电解质 延长锂离子电池寿命

外媒报道称，韩国蔚山国家科学技术研究院能源与化学工程学院Nam-SoonChoi和SangKyuKwak教授领导的联合研究小组研发出一种采用含氟原子溶剂的离子浓缩电解液。

该电解液能够均匀地在锂金属电池的正负极上形成保护膜，延长整个电池寿命，新增其能量输出。

（图片来源：greencarcongress.com）

具有高可逆容量的锂金属负极和高镍正极被认为是制造高能量密度电池的最佳材料体系之一。但锂金属负极的首效库伦低、会产生锂枝晶以及高镍正极性能不稳定阻碍了这些电极的实际应用。

当锂离子在电池正负极之间移动时，锂金属电池或锂离子电池就会发生充放电。此时，锂离子移动的通道是电解液，而电解液本身会在电极（负极/正极）表面发生反应，形成保护膜。不过，当形成的保护膜并不均匀时，问题就会出现。

届时，金属锂会在大幅出现在负极，即产生枝晶，导致电池短路，或改变了正极，降低了电池性能。因此，制造一种理想型保护膜很重要，为此必须有效控制电解液的成分。

对此，Nam教授的研究小组开发了一种新型含氟电解质，可以同时保护负极和正极，并新增电池输出。当氟与锂反应时，在锂电极的表面形成保护膜，当保护膜被部分破坏时，也会被修复。

Kwak教授的小组使用理论计算来确定含氟溶剂的反应趋势和反应机理。与常规的氟相比，具有更容易还原反应的氟化醚溶剂，具有易于释放氟的性质，从而在正极上形成保护膜（氟化界面）。

具体而言，这种含氟化合物可以用作界面改性剂，以扩展基于醚的电解质的适用电压范围。

该电解质已专门用于充电截止电压低于4V（vs.Li）的锂金属电池。/Li+）。

在浓醚基电解质中同时使用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和碳酸氟亚乙酯的互补电解质设计，可显着提高Li|LiNi0中的容量保持率（99.1％）。

8Co0.1Mn0.1O2全电池，在25°C下经过100个循环后，库仑效率高达99.98％。

因此，改进的电解质体系有望用于解决具有高镍正极的高能量密度锂金属电池中不稳定的醚基电解质的还原和氧化分解问题。

预计该计算原理将有助于功能性电解质材料和添加剂的开发，以实现锂金属电池的高性能。电极界面稳定机制将用于设计高能量密度电池开发的电解质系统。