Adv. Energy Mater.：配位阴离子“拯救”离子液体增塑的三元固体聚合物电解质中的锂离子迁移率

湘湘

2022-11-19

三十年来，具有低配位阴离子的锂盐如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(TFSI)一直是基于聚环氧乙烷(PEO)的“干”聚合物电解质的最新技术。用基于TFSI的离子液体(ILs)增塑PEO以形成三元固体聚合物电解质(TSPEs),增加了电导率和Li⁺扩散率。然而，与它们的“干”对应物相比，Li⁺运输机制不受影响，并且本质上与聚合物主体基质的动力学耦合，这限制了Li⁺运输的改善。

亥姆霍兹明斯特研究所Elie Paillard、Diddo Diddens和明斯特大学Andreas Heuer等在此提出了一种范式转变:使用更多的配位阴离子，如三氟甲磺酰基-N-氰基酰胺(TFSAM)，其能够与PEO竞争Li⁺溶剂化，以加速Li⁺运输并达到更高的Li⁺迁移数。

本文要点：

（1）

二元和三元TFSAM基电解质中的Li–TFSAM相互作用通过实验方法进行了探索，并在最近的计算结果的背景下进行了讨论。在PEO的TSPEs中，TFSAM大大加速了Li⁺的迁移(Li⁺迁移数增加了6倍，Li⁺电导率增加了2-3倍),计算机模拟显示锂动力学有效地从聚合物重新耦合到阴离子动力学。最后，这种在TSPEs中配位阴离子的概念成功地应用于LFP||Li金属电池，提高了容量保持率(300次循环后为86%)和2C时的倍率性能。

（2）

这些结果建议重新思考配位阴离子在三元聚合物电解质中的作用，并可能导致该研究领域的许多未来进展，因为多年来已经提出了许多阴离子，但由于盐离解不充分，这些阴离子没有作为液体电解质(在有机溶剂基或离子液体基电解质中)或“干”SPE的竞争性用途。

参考文献:

Hoffknecht, J.-P., Wettstein, A., Atik, J., Krause, C., Thienenkamp, J., Brunklaus, G., Winter, M., Diddens, D., Heuer, A., Paillard, E., Coordinating Anions “to the Rescue” of the Lithium Ion Mobility in Ternary Solid Polymer Electrolytes Plasticized With Ionic Liquids. Adv. Energy Mater. 2022, 2202789.

DOI: 10.1002/aenm.202202789

https://doi.org/10.1002/aenm.202202789