CHEMFISH產(chǎn)品助力鋰金屬電池技術(shù)突破：高效成膜添加劑顯著提升電池性能
近日，由德國(guó)Helmholtz Institute Münster（HI-Münster）和MEET Battery Research Center（University of Münster）聯(lián)合臺(tái)灣科技大學(xué)NanoElectrochemistry Laboratory組成的研究團(tuán)隊(duì)，在鋰金屬電池（LMBs）領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入湖南嘉航日本公司（CHEMFISH TOKYO Co., Ltd.）提供的高性能電解質(zhì)添加劑——二氟磷酸鋰（LiPO?F?），顯著優(yōu)化了鋰金屬電池的界面穩(wěn)定性和循環(huán)性能。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.0c09771?goto=supporting-info
鋰金屬電池因其高比容量和低氧化還原電位，被視為下一代高能量密度電池技術(shù)的有力候選者。然而，其在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)，如 “死鋰” 的形成、鋰沉積不均勻以及固體電解質(zhì)中間相（SEI）層效果不佳等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了電池的長(zhǎng)期性能和安全性。
在此次研究中，科研團(tuán)隊(duì)致力于探究成膜電解質(zhì)添加劑（FEC 和 LiPO?F?）對(duì)改善鋰金屬電池性能的作用。實(shí)驗(yàn)采用了多種電池配置，包括 Li||Li 對(duì)稱電池、Li||Cu 電池、Cu||NMC 電池以及 NMC||Li 全電池，系統(tǒng)地評(píng)估了不同活性材料（如陰極材料和鋰金屬陽(yáng)極）以及電解質(zhì)配方的電化學(xué)性能。
值得一提的是，研究中所使用的關(guān)鍵添加劑 LiPO?F?正是來(lái)自 CHEMFISH。該產(chǎn)品的獨(dú)特化學(xué)性質(zhì)為研究的成功提供了重要保障。通過(guò)固態(tài)?Li NMR 和原位光學(xué)顯微鏡（OM）分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在電解質(zhì)中同時(shí)添加來(lái)自 CHEMFISH 的 LiPO?F?和 FEC 時(shí)，能夠顯著減少 “死鋰” 的生成量，同時(shí)使鋰的沉積形態(tài)更加均勻。這種優(yōu)化的電解質(zhì)配方展現(xiàn)出了在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。
科研團(tuán)隊(duì)還利用 1?F 1D MRI 技術(shù)對(duì)陰離子濃度分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)添加了 CHEMFISH 的 LiPO?F?的電解質(zhì)，在陰極側(cè)的陰離子濃度耗盡情況得到明顯改善，這表明該添加劑有效地影響了電極動(dòng)力學(xué)，對(duì)抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)起到了積極作用。通過(guò)對(duì) “死鋰” 含量的量化評(píng)估進(jìn)一步證實(shí)，含有 CHEMFISH 產(chǎn)品的電解質(zhì)配方中，“死鋰” 分?jǐn)?shù)可低至 2.7%，顯著低于其他電解質(zhì)配方，并且在 SEI 形成過(guò)程中消耗的鋰分?jǐn)?shù)也相對(duì)較低。
XPS 光譜分析結(jié)果顯示，使用添加了 CHEMFISH 的 LiPO?F?的電解質(zhì)后，SEI 層中 LiF 峰強(qiáng)度增加，這直接表明 SEI 層的性能得到了顯著改善。此外，在不同電池配置的研究中，均發(fā)現(xiàn)含有 CHEMFISH 產(chǎn)品的電解質(zhì)能夠形成更薄且更有效的 SEI 膜，極大地提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和庫(kù)侖效率。
此次研究充分展示了 CHEMFISH 的 LiPO?F?在鋰金屬電池領(lǐng)域的卓越性能，為推動(dòng)鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)化進(jìn)程邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。未來(lái)，隨著相關(guān)研究的深入開(kāi)展，CHEMFISH 有望繼續(xù)在新能源領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，助力更多創(chuàng)新成果的誕生。
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