美国研究人员使用氟化醚稀释剂延长锂金属电池的使用寿命

盖世汽车讯 设计寿命越来越长的电池技术有助于满足电子和汽车行业日益增长的需求。锂电池是全球使用最广泛的可充电电池。因此，制定能够延长电池寿命的策略可能比设计全新的电池容易得多。

锂金属电池（带有锂金属阳极的电池）是最有前途的下一代电池设计之一。尽管如此，锂金属的反应性极大地限制了它们的循环稳定性，因为它会损害稳定的固体电解质界面（SEI）的形成，最终导致电池寿命缩短。

据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）、伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois Chicago）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的研究人员推出一种延长锂金属电池寿命的新方法。

图片来源：期刊《Nature Energy》

相关论文已发表于期刊《Nature Energy》。论文中表示，该方法依赖于使用高度氟化的环醚（3,3,4,4,5,5-六氟四氢吡喃，HFTHP），它对锂金属离子的反应性有限，因此可以提高形成的SEI的稳定性。

研究人员Guo-Xing Li、Volodymyr Koverga及其同事在论文中写道：“延长锂（Li）电池的使用寿命需要管理锂阳极的反应，并通过战略性地调节电解质成分来稳定固体电解质界面（SEI）。我们合成了一种氟化环醚，具有最小的锂离子配位能力和增强的电化学稳定性。我们通过区分双阴离子对SEI层的贡献，证明了其在操纵SEI形成过程中的关键作用。”

该合成醚与之前提出的线性氟化醚（如BTFE和TTE）之间的一个关键区别是，它表现出对锂离子的最小配位。这有助于在金属离子电池中形成无机主导的双层SEI，由富含Li2O的内层和富含LiF的外层组成。

这种SEI可显著提高锂金属阳极的稳定性和可逆性。由此产生的锂金属电池具有非常长的循环寿命、改进的自放电能力和高温性能。

Li、Koverga及其同事使用醚设计了一种锂金属电池的液体电解质，由二甲氧基乙烷（DME）/HFTHP中的1 M LiDFOB和0.4 M LiBF4组成。研究人员发现该设计取得了卓越的成果，无阳极Cu||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）电池的平均CE为99.5%，并且使用寿命更长。

研究人员称：“所开发的电解质显著提高了Li（50 µm）||NMC811（4 mAh cm−2） 电池的寿命和循环稳定性，在室温和60°C下分别经过568次和218次循环后仍能保持80%的容量。此外，我们的410 Wh kg−1原型软包电池在470次循环中仍能保持80%的容量。”

该研究团队提出的新策略很快将为进一步的研究提供参考，最终促进高密度锂金属电池新型优质液体电解质的开发。此外，该研究有助于了解氟化醚稀释剂，凸显了其在开发下一代电池解决方案方面的潜力。