锂盐设计应对锂氧电池负极稳定性技术的新思路

【引言】

锂空气电池，更准确地说，锂氧电池，由于其高比能量密度而受广泛关注。在过去一段时间中，研究人员把注意力主要放在正极，而较少关注锂氧电池这一特殊环境下金属锂负极的稳定性。在锂氧电池中，溶解于电解液中的氧气分子可能从正极穿梭至负极，从而加剧金属锂负极的不稳定性。因此，如何提高金属锂负极在氧气氛围中的稳定性是锂氧电池面临的大挑战，从广泛的意义上来说，也是也是锂金属负极研究的新课题。这篇推送，将介绍一种通过锂盐的设计应对这一挑战的新思路。

《先进材料》（AdvancedMaterials）最近刊登了来自中国科学院长春应用化学研究所彭章泉课题组和华中科技大学周志彬课题组的合作研究，题为“TheSaltMatters:EnhancedReversibilityofLi–O2BatterieswithaLi[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N]-BasedElectrolyte”。该论文采用一种新型磺酰亚胺锂盐{Li[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N],LiTNFSI}，并以四乙二醇二甲醚（TEGDME）为溶剂制备成电解液。通过一系列先进表征手段，该论文发现这种新电解液引导在金属锂负极表面原位生成了一层致密、多氟、疏氧的固态电解质界面（SEI）膜，明显增强了锂金属在氧气氛围中的稳定性。与商业化的锂盐{Li[(CF3SO2)2],LiTFSI}对比，应用这种新型锂盐能够使锂氧电池寿命提高一倍。

彭章泉研究员和周志彬教授为论文的共同通讯作者。华中科技大学2015级博士生仝博为论文第一作者。中南大学黄俊副教授为论文第二作者。

【图文导读】

图1导电锂盐结构

图2O2氛围下锂金属负极稳定性

a）Li|1.0MLiTNFSITEGDME|Li0.5FePO4

b）Li|1.0MLiTFSITEGDME|Li0.5FePO4

氧气氛围下，锂金属在1.0MLiTNFSITEGDME中可以保持良好的稳定性。