一种用于锂离子电池的超低浓度电解液

锂盐使电池功能强大但价格昂贵。基于锂盐LiDFOB的超低浓度电解质可能是一种更经济、更可持续的替代品。正如研究小组在《AngewandteChemie国际版》杂志上报道的那样，使用这些电解质和传统电极的电池已被证明具有高性能。此外，电解质可以促进电池的生产和回收。

锂离子电池(LIB)为智能手机和平板电脑提供电力、驱动电动汽车以及在发电厂储存电力。大多数锂离子电池的主要成分是钴酸锂(LCO)阴极、石墨阳极以及为解耦阴极和阳极反应提供移动离子的液体电解质。

这些电解质决定了电极上形成的界面层的特性，从而影响电池循环性能等特性。然而，商业电解质仍然主要基于30多年前配制的系统：1.0至1.2mol/L六氟磷酸锂(LiPF6)的羧酸酯(“碳酸酯溶剂”)。

在过去的10年里，人们开发出了高浓度电解质(>3mol/L)，通过有利于形成坚固的无机为主的中间相层来提高电池性能。然而，这些电解液粘度高、润湿能力差、导电性差。

所需的大量锂盐也使其非常昂贵，这通常是可行性的关键参数。为了降低成本，超低浓度电解质(<0.3mol/L)的研究也已开始。这些的缺点是电池比少数盐阴离子分解更多的溶剂，这导致有机物占主导地位且不太稳定的界面层。

宁波大学(中国)和波多黎各大学里约彼德拉斯校区(美国)的JinliangYuan、LanXia和XianyongWu领导的团队现已开发出一种超低浓度电解质，可能适合锂电池的实际应用。离子电池：LiDFOB/EC-DMC。LiDFOB(二氟(草酸)硼酸锂)是一种常见的添加剂，并且比LiPF6便宜得多。EC-DMC(碳酸乙酯/碳酸二甲酯)是一种商业碳酸酯溶剂。

该电解质的盐含量可能破纪录，仅为2重量%(0.16mol/L)，但离子电导率足够高(4.6mS/cm)，足以运行电池。此外，DFOB-阴离子的特性允许在LCO和石墨电极上形成以无机为主的坚固界面层，从而在半电池和全电池中实现出色的循环稳定性。

当前使用的LiPF6在潮湿的情况下会分解，释放出剧且具有腐蚀性的氟化氢气体(HF)，而LiDFOB对水和空气稳定。使用LiDFOB的LIB可以在环境条件下制造，而不需要严格的干燥室条件，这是一项额外的节省成本的功能。回收也将大大减少问题并带来更多的可持续性。