Arumugam团队AEM：无EC电解液助力稳定、安全的高镍锂离子电池

碳酸乙烯酯(EC)是最先进的锂离子电池(LIBs)电解液中的重要成分。然而，EC极易在高镍层状氧化物正极的表面氧化，因此不适合用于下一代高能量密度LIBs。

德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram等基于市售LiPF₆-in-EMC配方配制了一种简单但有效的无EC电解液，经证明该电解液可显著提高高镍LIBs的性能。

图1 无EC电解液优化

具体而言，作者通过在1.5 m LiPF₆-in-EMC电解液中添加20 wt%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和1 wt%的 4,5-二氰基-2-(三氟甲基)咪唑锂(LiTDI)，获得了一种无EC电解液(20F1.5M-1TDI)。研究发现，20F1.5M-1TDI电解液可通过FEC和LiTDI的协同分解，形成有效的CEI保护层，显着抑制正极/电解质界面处的副反应，从而形成了高度稳定的高镍正极。此外，在无EC的情况下，石墨负极也得到了很好地钝化。

图2 全电池电化学性能

因此，20F1.5M-1TDI电解液可显著提高其储存寿命并改善高镍全电池的电化学性能。与含有EC的基线电解液（1 m LiPF₆-EC:EMC+ 2 wt% VC）相比，采用20F1.5M-1TDI电解液的LiNi_0.9Mn_0.05Al_0.05O₂ (NMA90)/石墨全电池表现出增强的循环稳定性和抑制的电压滞后增长。该研究进一步证明了无EC电解液在下一代高镍LIBs中的巨大潜力，所获得的机理理解可能有助于开发用于其他电化学储能系统的电解液。

图3 CEI和SEI层的化学成分

Ethylene Carbonate-Free Electrolytes for Stable, Safer High-Nickel Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103806

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