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武汉大学宋智平Energy Storage Mater.:高

添加人:材料人 发布时间:2020-7-14 12:22:26 来源:微信公众号

目前,锂离子电池已经取得了巨大的商业成功,但由于正极材料所需的钴、镍等过渡金属资源有限,因此面临资源可持续性的问题。但是不断增长的电动汽车和储能市场,需要寻求更高效、更可持续的电池,进一步促进了有机电极材料(OEM)的发展。迄今为止,基于共轭羰基的OEM具有良好的电化学性能、资源可用性、广泛的结构和性能多样性。然而,羰基OEM的应用面临活性物质在非质子电解液中的溶解,导致循环稳定性差和不利的“穿梭效应”等问题,这与Li-S电池非常相似。由于溶解行为是SMOEM与电解液之间的相互作用,后者可能在影响溶解性以及循环性能方面起着重要作用。然而,先前的研究大多忽略了电解液的作用,并且关于SMOEM材料的电解液很少进行优化分析。此外,虽然普遍认为容量下降和库仑效率低的根源是溶解问题,但是OEM的具体溶解性以及与电解液之间的相互作用机理仍不清楚。因此,作者希望通过一种简便的电解液优化策略来改善SMOEM的循环稳定性,而无需任何其他的复杂过程,并提供对详细机理的更深入的理解。
【成果简介】
近日,中国武汉大学的宋智平教授(通讯作者)等人采用简单的“高浓度电解液”策略来研究两个典型的二酐分子,即1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTCDA)和3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA),改善了两者的循环稳定性。值得注意的是,在3 M LiTFSI/DOL+DME电解液(双三氟甲基磺酰亚胺锂/1,3-二氧戊环+1,2-二甲氧基乙烷)中,在100 mA g-1下,经过1000次循环后,PTCDA的容量保持率达到87%(相对于147 mAh g-1的最大容量),平均库仑效率为99.99%,这是SMOEM的最佳循环性能记录之一。在不同浓度(1、2、3和4 M)的LiTFSI/DOL+DME电解液中,NTCDA和PTCDA的对比研究表明,活性材料的固有晶体结构稳定性和适当的电解液都是获得良好循环稳定性的关键因素。根据非原位表征结果,作者提出了SMOEM的“溶解再沉积”机制,以更新研究者对溶解行为的模糊理解。这项工作不仅增强了研究者对SMOEM电化学性能的信心,而且为SMOEM提供了更深入的机制理解,对于促进它们的实际应用具有重要意义。相关成果以“Stable cycling of small molecular organic electrode materials enabled by high concentration electrolytes”为题发表在Energy Storage Materials上。

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