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 可充鋰金屬電池憑借其超高的能量密度優(yōu)勢而備受青睞。雙三氟甲磺酰亞胺基鋰（LiTFSI）憑借其出色的化學(xué)-電化學(xué)穩(wěn)定性和無毒害特性而在鋰金屬電池中被廣泛用作電解質(zhì)鋰鹽。然而，LiTFSI在低電位下（大約3.8V vs. Li+/Li）對于Al集流體具有腐蝕性，因此難以在高電壓鋰金屬電池中進行應(yīng)用。近日，華中科技大學(xué)張恒教授與西班牙能源合作研究中心的Michel Armand等報道了一種在高電壓條件下對Al集流體沒有腐蝕性的新型磺酸基鋰鹽。

本文要點

1） 研究人員開發(fā)了一種在高電位（4.2 V vs. Li+/Li）下對Al集流體無腐蝕性的新型鋰鹽---鋰（二氟甲烷磺酰）（三氟甲烷磺酰）酰亞胺（簡記為LiDFTFSI），將這種鋰鹽配制成電解液后能夠滿足4V級Li-NCM111鋰金屬電池的應(yīng)用。

2） LiDFTFSI之前被認(rèn)為是通過Brønsted酸性CF2H基團和聚環(huán)氧乙烷（PEO）的環(huán)氧乙烷單元之間的相互作用來增強固體聚合物電解質(zhì)的鋰離子導(dǎo)電性，以及通過可能形成的鋰離子導(dǎo)電LiH來調(diào)節(jié)在Li0電極上形成的SEI層的性質(zhì)。

3） 由于H原子電負(fù)性比F原子低，因此具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的LiDFTFSI理論上應(yīng)該比LiTFSI更不耐氧化, 其電解液可能仍然對Al集流體具有腐蝕性，這在其他磺酰胺鹽（例如LiFSI和（氟磺?；ㄈ谆酋＃啺罚┑碾娊庖褐幸驯蛔C明。但是，研究人員仍然證實了至少在4.2 V的電位下LiDFTFSI對于Al集流體是相當(dāng)穩(wěn)定的。

4） 使用LiDFTFSI鋰鹽電解液的Li/NCM111電池可以實現(xiàn)200周的穩(wěn)定循環(huán)，其容量保持率高達(dá)87%，這比商品化LiPF6基的電解液性能要好。

參考文獻

Lixin Qiao, Uxue Oteo, Maria Martinez-Ibañez, Alexander Santiago, Rosalía Cid, Eduardo Sanchez-Diez, Elias Lobato, Leire Meabe, Michel Armand & Heng Zhang， Stable non-corrosive sulfonimide salt for 4-V-class lithium metal batteries， Nature Materials, 2022

DOI: 10.1038/s41563-021-01190-1