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2023년 6월 8일

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사이언스 차이나 프레스(Science China Press)

Science China Chemistry 저널에 발표된 연구에서는 DFEC(불소화 고리형 탄산염)가 SEI 형성 첨가제로 에테르 전해질에 도입되었습니다. 수정된 전해질은 Li 금속 양극의 인터페이스를 개선하고 LMB의 높은 효율과 긴 사이클링 안정성을 달성할 수 있습니다.

LMB는 Li 금속 양극의 높은 비용량(3860 mAh g−1)과 낮은 전극 전위(-3.04 V vs. SHE)로 인해 가장 유망한 차세대 배터리 시스템으로 간주됩니다.

그러나 Li 양극과 전해질 사이의 부반응, Li 수지상 결정 성장, Li 양극의 심각한 부피 효과 등과 같이 LMB의 개발을 제한하는 많은 제한 요소가 있어 낮은 쿨롱 효율(CE)과 나쁜 사이클 수명. 안정적인 고체 전해질 간기(SEI)는 LMB의 높은 효율과 긴 사이클링 안정성을 달성하는 데 핵심입니다.

전해질 최적화를 통해 SEI를 조정하는 것은 Li 금속 양극 인터페이스를 개선하는 저렴하고 효율적인 방법으로 간주됩니다. 따라서 안정적인 SEI를 형성할 수 있는 전해질 제제를 설계하는 것이 중요하며, 핵심은 용매와 필름 형성 첨가제를 선택하는 것입니다.

최근 Chen Renjie 교수와 Ji Qian 교수는 에테르 전해질에 성막 첨가제로 트랜스-디플루오로에틸렌 카보네이트(DFEC)를 도입한 에테르-에스테르 혼합 전해질을 제안했습니다. 첫째, 에테르 전해질은 Li 금속과 좋은 항환원 안정성을 갖는다. 둘째, DFEC의 LUMO 수준이 낮기 때문에 초기 사이클 동안 우선적으로 감소되어 Li 금속 양극에 LiF가 풍부한 SEI가 형성될 수 있습니다.

LiF가 풍부한 SEI는 리튬 수지상 성장을 억제하고 부반응을 완화하며 조밀한 리튬 증착을 유도할 수 있습니다. 위의 장점 덕분에 변형된 전해질을 사용하는 LMB는 높은 효율과 안정적인 사이클링 성능을 나타냅니다. 본 논문의 제1저자는 베이징공업대학교 대학원생인 Tianyang Xue이고, 교신저자는 Renjie Chen 교수, Ji Qian 교수, Xingming Guo 교수입니다.

따라서 LMB의 고효율과 긴 사이클링 안정성을 높이기 위해 전해질을 설계하는 데 몇 가지 의미가 있습니다. 이 연구는 LMB의 간기 화학을 탐구하고 LMB의 새로운 전해질 시스템에 대한 추가 연구를 위한 중요한 통찰력을 제공합니다.

추가 정보: Tianyang Xue 외, 리튬 금속 배터리의 고효율 및 장기 사이클링 안정성을 높이기 위해 불소가 풍부한 고체 전해질 간기 조정, Science China Chemistry(2023). DOI: 10.1007/s11426-022-1623-2

사이언스차이나프레스 제공