Water-in-salt锂离子电解液研究进展

与传统的商用有机锂离子电池相比,水系锂离子电池具有高安全性、成本低、环境友好等优点,但由于水的热力学窗口较窄(1.23 V),从而大大限制了其输出电压和能量密度。Water-in-salt电解液的提出将水溶液的电化学窗口拓宽到3.0V以上,为实现新型高电压水系锂离子电池提供了有利前提保证。本综述意在介绍Water-in-salt电解液及其相关衍生体系以及其在锂离子电池、锂硫电池以及混合离子电池中的相关应用拓展。与此同时,对该新体系中所引出的新的基础科学问题,包括水系固态电解质界面(SEI)膜的生长机理及锂离子的传输机制做了简单归纳和总结。

尖晶石锰酸锂正极在Water-in-salt电解液中的电化学性能

尖晶石型锰酸锂正极作为一种主流的水系锂电池正极材料被广泛用于水系锂离子电池,研究表明其电化学性能高度依赖于锰酸锂材料自身化学组分、颗粒尺寸、形貌和晶体结构等材料属性。本文针对性选取了LiMn2O4、铝掺杂LiAlxMn2-xO4、富锂Li1+xMn2-xO4三种典型的尖晶石型锰酸锂,通过一系列分析、表征手段研究循环前后其晶体结构、材料形貌以及化学组分的变化,探究在高盐浓度Water-in-salt电解液中3种材料电化学性能不同的原因。研究发现充放电时未经处理的尖晶石LiMn2O4因为严重的Mn溶解和Jahn-Teller效应产生了不可逆的相变和形貌变化,容量衰减严重,循环性能差;铝掺杂一定程度上抑制了尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller畸变,但不能完全解决Mn溶解和晶格变形问题,也存在较严重的容量衰减;富锂Li1+xMn2-xO4可以有效抑制尖晶石锰酸锂在水系电解液中的Mn溶解和Jahn-Teller畸变,晶体结构稳定,综合电化学性能好,适合用于水系锂离子电池,提高其整体电化学性能。