最近在一篇文章发表在开放获取期刊先进能源材料欧洲杯足球竞彩,研究人员讨论了硼酸锂离子液体作为电池电解质的发展与单个组件。
研究:硼酸锂离子液体作为单组分电解质电池。图片来源:Veleri / Shutterstock.com
背景
锂离子电池(LIBs)脱颖而出在所有能源存储技术由于他们特殊的体积和重量收费能力,使各种移动电子设备能够利用它们。
填词的电化学性能是由浓度梯度约束和控制,由于阴离子产生极化。一个有效的方法来减少和防止盐浓差极化引起的过电压是阴离子的固定结合聚合物基质。然而,减少移动离子及其运输通过聚合物矩阵经常伤害总单个锂离子聚合物电解质的离子电导率(SLICPE)。
然而,梯度在电解质锂盐浓度继续引起偏振相关的所有问题。作为液体电解质的溶剂,不同的室温(RT)锂离子液体(LiILs)创建的。然而,形容LiILs只有应用盐或增加受欢迎的多组分的有机溶剂电解质这一点。然而,这些实验做演示液体锂离子液体的概念;尽管如此,他们并没有表现出必要的单组分电解质对锂电池电化学性能。
关于这项研究
在这项研究中,作者展示了实用的单组分电解质在锂电池基于小说硼酸锂离子液体。这种类型的的核心tetracoordinate硼原子LiILs设计与oligoethylene醇组、一个烷烃组、氟化electron-attracting组。改进的硼酸,李+ LiILs,表现出电化学稳定性高于4 V,高移情锂数字,t李+= 0.4 - -0.5,大于10的离子电导率4年代厘米1在25°C。在电镀/剥离测试,一些LiILs表现出稳定的极化概要文件和伟大的兼容锂金属电极。
团队探索提出LiIL单组分电解质的锂金属电池放电容量为124和75 mAh g1C-rate 0.2 C和65°C,分别与李容量损失可以忽略不计0/ LiIL /钛酸锂和李0/ LiIL /锂-铁磷酸盐细胞。一个新家庭的概念证明LiIL盐可作为单组分电解质的电池进行了讨论。前面介绍的方法生产硼酸锂盐的简单反应trialkoxy与正丁基锂硼酸盐被用来创建LiILs。
研究人员使用tetracoordinate硼酸组,一个变量吸电子集团和其相互作用能与李+,和烷烃取代基boron-carbon共价键连接,创建一些新的锂离子液体与高度离域阴离子。Organolithium化合物被用来创建烷烃取代基,稳定阴离子的中心,降低了它的吸湿性,同时提供李+合成硼酸复合物。
不同的取代基对内在的电化学参数的影响进行了研究。结果表明,拟议中的LiILs锂plating-stripping所需的能力,可以采用单组分电解质对锂电池具有良好cyclability和性能与著名的电极材料。欧洲杯足球竞彩
图片来源:Guzman-Gonzalez G et al .,先进能源材料欧洲杯足球竞彩
观察
收集稳定的充电和放电的能力值172和124 mAh g1丧失能力的5%,此前20周期实现尽管存在显著的细胞活化过电位和一个贫穷的库仑效率的80%。30个周期后,电荷容量50 mAh g1对于初始周期从原来的价值下降了4%。分别为210和910小时后,细胞建立和LiIL2 LiIL8电解质显示超电势值高于±0.9 V和李0/李+。
尽管LiIL9电解质的离子电导率降低,它允许稳定骑自行车大约200小时细胞过电压稳步增加从±0.4±1.1 V。LiIL4电解质证明三元hexafluoro-2-methyl-2-propanoxy作为吸电子取代基降低活化能和产生更大的离子电导率值1.04 x 104年代厘米1在25°C。只有一个相同数量的CF3基团作为吸电子取代基,三元的LiIL5生产酒精2-trifluoromethyl-2-propanol有一个可怜的离子电导率值2.43 x 105年代厘米1。
在电镀/剥离研究,LiILs演示与一致的良好兼容锂金属电极极化资料由于其较高的离子电导率。较低的离子电导率测量LiIL3 5.31 x 105年代厘米1。的新家庭borate-Li + LiILs显示强烈的离子电导率值,锂移情数字,和电化学稳定性。
拟议中的LiILs接受成功的初始测试单组分电解质在锂金属电池,并演示了放电能力124和75 mAh g1在李0/ LiILs / LTO和李0/ LiILs /锂离子电池,分别在0.2 C和65°C的C-rate微不足道的容量损失。
结论
总之,本研究调查的新家庭离子液体borate-lithium盐作为单组分对锂电池电解液。核心tetracoordinate硼原子与两个不对称取代oligoethylene乙二醇单元,一个氟化electron-attracting集团,一个烷烃集团拟议中的LiILs的设计。
作者决定理想的平衡氟组删除电子的能力,乙醇盐组的溶解物质的能力,和稳定脂肪族组的界面相容性。
参考
Guzman-Gonzalez G。Alvarez-Tirado, M。Olmedo-Martinez, j·L。,等。硼酸锂离子液体作为单组分电解质电池。先进能源材料欧洲杯足球竞彩(2022)。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202202974
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