锂离子电池中有机电极的节能

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具有共轭电子结构的有机化合物因其高容量和环境友好性,正逐渐成为锂离子电池阴极的研究热点。为了使这些阴极切实可行,有机电极通常与金属离子结合以提高其能量密度。金属离子的加入,然而,通常会危害电极的结构完整性,缩短电池寿命。

最近,三组中国研究人员证明,提高电解质浓度可以有效延长金属有机阴极的寿命。研究人员研究了四氟化亚铜(Cutcnq)。铜2 +-含有机锂离子电池负极,并观察到其显著改善了7 m LiClO的循环稳定性。与1 M电解质相比的电解质。这项工作是最近发表的化学通讯.

CuTCNQ在1 M LiClO的典型稀释电解质中稳定性不理想。第一次循环充电容量达到~ 180mah /g,但在第一次放电过程后,它明显下降到23 mAh/g(图1a)。同时,电解质由透明变为黄色(图1b),由于TCNQ的溶解。这些观察清楚地显示了稀释电解质中CuTCNQ的快速分解。

图1.(a)含有碳酸乙烯酯(EC)的液体电解质中CuTCNQ的第一个循环充放电曲线,碳酸丙烯酯(PC)和1 M LiClO4(1 M LiClO4 EC/PC)。(b)显示第一次充放电循环前后电解质颜色的照片。

Cutcnq在浓度大于1 m的电解质中更稳定。当LiClO浓度增加到3m,5米和7米,连续50次充放电循环后,Cutcnq的比容量为~25 mAh/g,~(70)毫安/克,~ 110 mAh / g,分别(图2a)。所有这些容量在1 M LiClO中均高于Cutcnq。在相同的循环数(<10 mAh/g)之后。此外,电解质几乎没有变色,表明少量TCNQ溶解(图2b)。

Cutcnq稳定性的提高与Li的形成有关。+-CLO-浓电解质中的离子对(图2c)。随着LiClO浓度,李+ClO-容易与溶剂分子形成离子对。溶剂配位减少了可溶解TCNQ的游离溶剂分子的数量,从而最大限度地减少TCNQ的溶解。

图2.(a)不同LiClO4浓度电解液对CuTCNQ循环稳定性的影响。(b)显示不同LiClO4浓度下50个充放电循环前后电解质颜色的照片。(c)在超浓缩电解质(例如7米)。

这项工作提供了一种简便的方法来减轻Cutcnq的容量衰减。该策略可推广到稳定锂离子电池中其他金属有机阴极。

要了解更多信息,请阅读:

锂有机电池用高浓度电解质实现的可持续循环

应皇春芳,王,刘庆菊和黄云辉

化学。共同体。,2019,55,608~611

关于博客:

刘天宇获得博士学位。(2017)加州大学新利手机客户端化学系,美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作家化学。共同体。化学。脊髓损伤.有关他的更多信息,请访问网址:liutianyuresearch.weebly.com/.

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