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奧爾巴尼州立大學(xué)創(chuàng)新可替代LiPF6可量產(chǎn)的新型“弱配位結(jié)構(gòu)鋰鹽”
時間:2023-04-04 09:10來源:康橋電池能源CamCellLab 作者:CCL助手
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導(dǎo)讀：隨著人們對于更高能量密度和功率密度的不斷追求，電解液的離子遷移率和極端工況下的導(dǎo)電性能也在逐漸提升，尤其在高電壓下，電解液的穩(wěn)定至關(guān)重要。然而，目前普遍使用的鋰鹽LiPF6是有毒的，其與水劇烈反應(yīng)，同時熱穩(wěn)定性也較差，在高電壓體系中也容易分解。因此，開發(fā)安全穩(wěn)定的新型電解質(zhì)鹽至關(guān)重要。
據(jù)了解，奧爾巴尼州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Accounts of Chemical Research上發(fā)表題為“Synthesis, Crystal Structure, and Conductivity of a Weakly Coordinating Anion/Cation Salt for Electrolyte Application in Next Generation Batteries”的研究論文。
研究人員從陰陽離子弱配位的體系入手，四氟芳基硼酸鹽（TFAB）是一種弱配位陰離子，利用其和四芳基膦（TAPR）陽離子之間溶解度的優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)離子電導(dǎo)率的提升。
這種TAPR/TFAB鹽可以通過優(yōu)化氧化還原活性分子的導(dǎo)電性來提高電池的效率和體系的穩(wěn)定性，具備良好的應(yīng)用前景。
研究人員提出了一種新型氟化WCC-WCA鹽，即：四對甲氧基苯基膦四(五氟苯基)硼酸鹽或TAPOMe/TFAB，單晶X射線晶體結(jié)構(gòu)（圖1）。
新型TAPR/TFAB（R = p-OCH3）鹽的合成分兩步進(jìn)行。從合成的角度來看，作者設(shè)想在一個摩爾當(dāng)量的TAP 和商業(yè)的LiTFAB發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，將生成TAPR/TFAB（R = p-OCH3)，隨后通過在芳酰鹵化物和取代的三芳基磷化氫之間用鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)合成酰化膦。
圖2 合成路線。
表1 電化學(xué)性能參數(shù)。
該項(xiàng)研究與鋰離子電池中常用的無機(jī)鹽LiPF4和LiPF6相比，WCA/WCCs作為支撐電解質(zhì)具有一定的優(yōu)勢，它們在有機(jī)溶劑中的溶解度更高。有機(jī)活性材料具有更大的溶解度和更高的導(dǎo)電性。
這是一類理想的材料，其氧化還原電位可以通過取代基的變化來調(diào)節(jié)，TAPR/TFAB離子對也是可溶性良好的低極性有機(jī)溶劑，可以量產(chǎn)和商業(yè)化，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲能利用和解決電動車的里程焦慮、安全性等問題。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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