【摘 要】
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锂金属电池具备高能量密度的特点,被认为是下一代最具潜力的二次电池,然而,在传统电解液体系中,不可逆的锂枝晶生长、锂金属体积膨胀和电解液燃烧等现象致使锂金属电池具有库仑效率低、循环寿命有限和安全隐患不可控等缺陷。针对上述问题,本文通过构建局部高浓度电解液体系,优化了电解液与锂金属负极之间的适配效能,并通过电解液添加剂提升了锂金属电池的综合性能。主要研究内容如下:（1）采用双氟磺酸亚胺锂（Li FSI
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锂金属电池具备高能量密度的特点,被认为是下一代最具潜力的二次电池,然而,在传统电解液体系中,不可逆的锂枝晶生长、锂金属体积膨胀和电解液燃烧等现象致使锂金属电池具有库仑效率低、循环寿命有限和安全隐患不可控等缺陷。针对上述问题,本文通过构建局部高浓度电解液体系,优化了电解液与锂金属负极之间的适配效能,并通过电解液添加剂提升了锂金属电池的综合性能。主要研究内容如下:（1）采用双氟磺酸亚胺锂（Li FSI）锂盐、磷酸三乙酯（TEP）溶剂及双（2,2,2-三氟乙基）醚（BTFE）稀释剂成功构建了不可燃的BTFE基局部高浓度电解液体系。该体系具有浓缩Li-FSI-TEP溶剂化结构和较宽的电化学稳定窗口的特点,克服了常见高浓度电解液的润湿性不足、粘度高和电导率低等问题。此外,采用2-氟吡啶（2-FP）添加剂对该局部高浓度电解液体系进行了优化,在电解液与锂金属之间形成了稳定的固体电解质界面膜（SEI）,从而提高二者相容性并有效的抑制了锂枝晶的生长。优化后的2-FP-BTFE电解液体系被用于Li||Cu和Li||Li及Li||Li Fe PO4电池体系进行测试,Li||Cu电池的库仑效率可达98.82%,Li||Li对称电池稳定循环超过2100 h,Li||Li Fe PO4锂金属电池在1C下稳定循环超过450次,容量保持率可达98.52%,具有良好的应用前景。（2）鉴于BTFE稀释剂成本较高,影响了BTFE基局部高浓度电解液体系产业化推广和实际应用,论文采用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）作为新型稀释剂以替代BTFE,成功构建了HFE基局部高浓度电解液体系（2-FP-HFE）。HFE稀释剂在降低成本的基础上,进一步提高电解液的稳定性,为HFE基局部高浓度电解液的实际应用奠定了基础。优化后的2-FP-HFE电解液体系在Li||Cu和Li||Li及Li||Li Fe PO4电池体系中表现优异,Li||Cu电池库仑效率可达98.81%,Li||Li对称电池稳定循环超过2140 h,Li||Li Fe PO4锂金属电池在1C下的稳定循环次数明显提高至1000次,容量保持率仍高达90.6%,具有良好的应用前景。
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