固體聚合物電解質（SPE）是具有高能量密度和本質安全性的全固態鋰金屬電池的關鍵部件。然而，傳統SPE的低鋰離子遷移數（t+）及其不穩定的電解質/電極界面不能保證長期穩定運行。
近日，清華大學Kai Liu合成了不對稱三鹵代芳香族鋰鹽，即(3,4,5三氟苯磺酰基)(三氟甲磺酰基)亞胺鋰(LiFFF)和(4-溴-3,5-二氟苯磺酰基)(三氟甲磺酰基)亞胺鋰(LiFBF)作為聚合物電解質。
文章要點
1）與傳統的雙（三氟甲磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）相比，它們表現出更高的t+值和與鋰金屬更好的相容性。由于三鹵代芳香族陰離子，LiFFF和LiFBF基電解質易于生成富含LiF和LiBr的固體電解質界面（SEI），從而提高固體電解質/陽極界面的穩定性。特別是，LiFBF可以誘導LiF/LiBr混合SEI，其中LiF表現出高楊氏模量和高表面能，用于均勻化Li離子通量，而LiBr在SEI層中表現出極低的Li離子擴散勢壘。
2）因此，Li/Li 對稱電池可以保持穩定超過 1200 小時而不發生短路，LiFePO4/Li 電池在 1 C 下經過 1200 次循環后表現出優異的電化學性能。這項工作從鋰鹽的角度提供了有價值的見解高性能全固態鋰金屬電池的分子結構。
參考文獻
Shuaishuai Yan, et al, Asymmetric Trihalogenated Aromatic Lithium Salt Induced Lithium Halide Rich Interface for Stable Cycling of All-Solid-State Lithium Batteries, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c07246
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07246
