Page 208 - 化工工艺理论及技术

Chemical Process Theory and Technology
化工工艺理论及技术

L），可以提供优异的低温性能。同时，逐步改变 BTFE/DME 的体积比，从纯
1mol/LLiFSI/DME 变 为 1mol/LLiFSIBTFE/DME（7 ∶ 1，8mol/L 局 部 浓 度）。
研究证明了当局部浓度超过 4mol/L（3 ∶ 1BTFE/DME）时，会出现明显的离

子对转变，从而提高低温下的电池性能，同时提高了氧化稳定性，可以应用在
LiNi 0. 8Mn 0.1 Co 0. 1O 2 (NCM811) 作为正极材料的高压锂金属电池中。该研究通过高
浓度电解液与稀释剂配对形成的局部高浓度电解液，为抑制醚类溶剂中分子共嵌
入行为提供了一种有效的方法。

在传统的锂电池中，电解液与电极之间的锂离子在电场作用下向电解液中
迁移，从而在正极界面留下了大量的溶剂，这些溶剂在高电势下很容易被氧化分
解。基于此，在醚基电解液中加入“电压刺激响应添加剂”，构筑“富锂离子 -
贫溶剂”双电层结构可以解决溶剂分解的问题。不难看出 LiNO3 和 LiClO 4 的加

入显著提升了 DME 基电解液的氧化稳定性。将 1mol/LLiFSI-LiNO 3 /DME 电解液
应用到 Li||NCM811 电池中，表现出优越的电化学性能（5C 充放循环 700 圈保持
率 90%）以及超低温性能（-91℃下可获得 86mAh/g 的比容量）。该研究中提出
的双电层设计，显著降低了醚类电解液在高电压正极表面的氧化分解，获得了具

备超快充能力和超低温稳定运行的高压锂金属电池，为超低温锂金属电池提供了
设计思路。
3. 腈类溶剂
腈类溶剂的氧化稳定电压高达 5V，可满足高电压正极材料的电压窗口。腈

类溶剂具有高介电常数、低黏度和良好的解离特性，可以形成性能优良的电解质
体系，并被广泛用于超级电容器。然而，腈类溶剂对金属锂有极强的腐蚀性，不
能用于金属锂电池。
在发现用腈作为共溶剂可以进一步降低电解质的熔点后，研究人员引入了乙
腈（AN）作为共溶剂，并提高了盐的浓度（1.2mol/LLiTFSI），该电解液（1.2mol/

LLiTFSI-AN-FM）可以进行快速的离子传递和去溶剂化，同时具有优异的宽温适
应性（-78~75℃）。该电解液在 -78℃时电导率可达 4.8mS/cm，即使在 -60℃也
能清楚地观察到充放电过程，除了优异的低温性能，电解液也改善了高温性能，

当温度升高到 55℃时，使用这种电解液的电池放电动力学略快于 1.2mol/LLiPF6-
EC-EMC 的电池，并且在随后的充放电循环中，使用 1.2mol/LLiTFSI-AN-FM 的
Li||NMC622 电池保持在 200mAh/g 左右的高容量保持，而使用 1.2mol/LLiPF6-

·194·