磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

摘要

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯（TEP）和磷酸三（2,2,2-三氟乙基）酯（TFP）电解液在锂–硫化聚丙烯腈（Li–PAN/S）电池中的应用展开了深入研究，以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度，研究了TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响，详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应.研究表明，磷酸酯基高浓度电解液在Li–PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性，通过优化TTE的稀释比例，提升了电池的倍率特性.对比基于TEP和TFP的电解液，发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能，而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分，导致不稳定的界面膜.以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上，放电比容量保持在1080.8 mA·h·g^-1.

关键词

阻燃电解液 / 局部高浓度电解液 / 磷酸酯 / 锂硫电池 / 硫化聚丙烯腈

基金资助

国家自然科学基金资助项目（22075002,52203347）; 中国博士后基金资助项目（2021M690001）