锂氧电池(LOB)因其较高理论能量密度受到广泛关注。然而,诸如循环效率低,可逆性差和电解质稳定性差等问题阻碍了其实际应用。典型的非水系Li-O2电池通过Li+和O2之间的可逆电化学反应来储存/释放能量。在此过程中,一些氧化态中间体如LiO2,O22-,OOH– 或1O2可能会进攻有机电解质并导致性能下降。寻找具有更高稳定性的电解质是开发LOB的关键问题。醚类电解质是Li-O2电池常采用的电解质类型,因为它们具有相对较高的稳定性。然而它们仍然容易受到过氧化物或单线态氧的脱氢反应的影响,导致运行期间的稳定性降低。已经提出了许多方法来改善醚类电解质的稳定性,包括增加锂盐浓度和改变分子结构。
近日,华中科技大学黄云辉教授和沈越副教授在国际顶级期刊 Angew. Chem. Int. Ed.上发表题为 “A stable lithium-oxygen battery electrolyte based on fully methylated cyclic ether” 的研究型文章。在此次研究中,作者提出了采用一种甲基化环醚,2,2,4,4,5,5-六甲基-1,3-二氧戊环(HMD),作为稳定性良好的锂氧电池电解质。这种化合物在醚的α-碳上不含任何氢原子,因此避免了脱氢反应,因此该溶剂在超氧化物或单线态氧的存在下表现出优异的稳定性,同时在充电过程中也避免了CO2产生。基于HMD电解质的LOB能够运行长达157个循环,是使用1,3-二氧戊环(DOL)或1,2-二甲氧基乙烷(DME)作为电解质的LOB循环数的4倍。
总之,合成了完全甲基化的环醚,2,2,4,4,5,5-六甲基-1,3-二氧戊环,并将其作为LOB的稳定电解质溶剂进行了研究。因为环醚中的所有反应性α-H原子都被甲基取代,所以完全消除了引起脱氢反应的氧物质。这种溶剂对超氧化物或单线态氧表现出优异的稳定性。结合BA作为SEI形成添加剂以稳定Li负极,与常规DME或DOL电解质相比,基于HMD电解质的LOB的循环寿命延长了四倍。此项工作使得LOB有望投入于实际应用。 原文信息 A stable lithium-oxygen battery electrolyte based on fully methylated cyclic ether. (Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201812983) 文献链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201812983
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