作為鋰電池必要組成部分的電解質(zhì)鋰鹽，被認(rèn)為是鋰電池的“血液”和“明珠”，在鋰電池中起著至關(guān)重要的核心作用，它不僅可以為電池提供自由穿梭的鋰離子，而且有助于在正負(fù)極表面形成有利的界面膜，在很大程度上決定著鋰電池的性能。
目前商業(yè)化使用最多的鋰鹽是LiPF6，然而其熱穩(wěn)定性差，對(duì)水敏感的問題，限制其更廣泛的應(yīng)用。過去的幾十年里，人們致力于設(shè)計(jì)和合成新型鋰鹽以取代LiPF6。其中，結(jié)合雙(草酸)硼酸鋰(LiBOB)和四氟硼酸鋰(LiBF4)優(yōu)點(diǎn)的二氟(草酸)硼酸鹽鋰(LiDFOB)，具有較好的熱力學(xué)穩(wěn)定性等性能。然而其結(jié)構(gòu)中存在草酸鹽(C2O4)官能團(tuán)，在高溫、高電壓條件下，基于LiDFOB的電解液容易發(fā)生嚴(yán)重的氧化分解，容易形成較厚的界面層并產(chǎn)生大量氣體物質(zhì)(例如CO2)，這將劣化電池循環(huán)壽命并引起安全問題，造成電池的過早失效，限制了LiDFOB作為鋰電池主鹽的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。因此，除去LiDFOB中的草酸官能團(tuán)部分對(duì)于提高其電化學(xué)抗氧化性和抑制產(chǎn)氣至關(guān)重要。
近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員課題組創(chuàng)新性地合成了一種新型氰基官能化LiDFOB類似物，即二氟（1,1,2,2-四氰基-1,2-二氧乙基）硼酸鋰（LiDFTCB），作為實(shí)用鋰離子電池的高抗氧化鋰鹽。 經(jīng)證實(shí)，基于1.6M LiDFTCB-碳酸亞丙酯(PC)電解液的LiCoO2/石墨(正極負(fù)載=15.6 mg cm-2)，在室溫和高溫下，都具有優(yōu)異的容量保持率。另外，在50 °C條件下，LiDFOB鋰鹽發(fā)生嚴(yán)重分解，并在高壓LiCoO2正極和石墨負(fù)極上形成厚界面層。與此形成鮮明對(duì)比的是，LiDFTCB鹽傾向于在兩個(gè)電極上形成薄而堅(jiān)固的界面層，從而防止50 °C下電池容量的嚴(yán)重衰減。并且，其較高的鋰離子遷移數(shù)賦予了LiDFTCB-PC電解液更加優(yōu)異的倍率性能。更重要的是，當(dāng)在50 °C下使用LiDFTCB鹽時(shí)，沒有檢測(cè)到CO2氣體。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了氰基官能化陰離子在提高實(shí)用鋰離子電池性能方面的重要性。 總之，這項(xiàng)工作創(chuàng)新性的合成了一種新型含氰基鋰鹽LiDFTCB，強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)具有優(yōu)異界面相容性的新型鋰鹽用于實(shí)際鋰離子電池的重要性。 論文信息 Highly Oxidative-Resistant Cyano-Functionalized Lithium Borate Salt for Enhanced Cycling Performance of Practical Lithium-Ion Batteries Xueqing Min, Changxing Han, Shenghang Zhang, Jun Ma, Naifang Hu, Jiedong Li, Xiaofan Du, Bin Xie, Hong-Ji Lin, Chang-Yang K Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202302664
