专题报道：Imide-Orthoborate双盐电解质体系抑制锂枝晶及提升锂金属库仑效率的研究

本文摘要：1、章节随着先进设备便携式电子产品、电动汽车等的较慢发展，对于电池的能量密度明确提出了更高的拒绝。金属锂具备低的理论比容量（3860mAh／g）及－3．04V的超负电极电势（比较标准氢电极），是理想的高比能量二次电池负极材料。因此，研发基于金属锂负极的高比能量二次电池如锂金属电池、锂空气电池及锂硫电池等新的受到注目，并沦为近年来国内外化学电源领域的研究热点。

1、章节随着先进设备便携式电子产品、电动汽车等的较慢发展，对于电池的能量密度明确提出了更高的拒绝。金属锂具备低的理论比容量（3860mAh／g）及－3．04V的超负电极电势（比较标准氢电极），是理想的高比能量二次电池负极材料。因此，研发基于金属锂负极的高比能量二次电池如锂金属电池、锂空气电池及锂硫电池等新的受到注目，并沦为近年来国内外化学电源领域的研究热点。

然而，金属锂作为负极用于时，在重复充放电过程中更容易经常出现粉化、枝晶生长等问题，造成对应二次电池的循环性能极差、容量波动很快、库仑效率较低、极化相当严重；更为严重的是，锂枝晶生长还不会刺入隔膜造成电池短路并有可能引起相当严重的安全性问题。国内外研究现状指出，锂金属负极性能的提高途径主要还包括：锂金属合金化；液体电解质；锂金属表面结构设计；有机电解液增进锂金属／电解质界面SEI膜稳定性。其中，通过优化有机电解液成分及改性添加剂增进锂金属／电解质界面SEI膜稳定性，被指出是诱导锂枝晶生长、提高库仑效率的最简单、有效地的途径之一。2、成果讲解近日，西南石油大学李星博士与美国西北太平洋国家实验室许武博士、张继光博士、郑建明博士等在利用酰亚胺－硼酸盐（Imide－Orthoborate）双盐电解质体系诱导锂枝晶生长、提高锂金属库仑效率方面积极开展了较系统的研究工作。

（1）首先使用第一性原理计算出来（DFT）与实验结合的方法，较为研究了双三氟甲烷磺酰亚胺锂－二草酸硼酸锂（LiTFSI－LiBOB）、双三氟甲烷磺酰亚胺－二氟草酸硼酸锂（LiTFSI－LiDFOB）、双氟磺酰亚胺锂－二草酸硼酸锂（LiFSI－LiBOB）、双氟磺酰亚胺锂－二氟草酸硼酸锂（LiFSI－LiDFOB）四种酰亚胺－硼酸盐双盐电解质体系对诱导锂枝晶生长、提高锂金属库仑效率的起到效果。研究结果表明，LiTFSI－LiBOB双盐电解质体系需要充分发挥拟合的效果。该研究成果以“EffectsofImide－OrthoborateDual－SaltMixturesinOrganicCarbonateElectrolytesontheStabilityofLithiumMetalBatteries”为题公开发表在ACSAppl．Mater．Inter．2018，10，2469－2479（XingLi，JianmingZheng（联合一作），MarkH．Engelhard，DonghaiMei，QiuyanLi，ShuhongJiao，NingLiu，WengaoZhao，Ji－GuangZhang（通讯作者），WuXu（通讯作者））。

此外，为了更加精确的测量锂金属负极的库仑效率，还系统研究了隔膜的影响，研究结果表明聚乙烯（PE）膜是比较最平稳的隔膜体系。

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