可充鋰金屬電池憑借其超高的能量密度優勢而備受青睞。雙三氟甲磺酰亞胺基鋰（LiTFSI）憑借其出色的化學-電化學穩定性和無毒害特性而在鋰金屬電池中被廣泛用作電解質鋰鹽。然而，LiTFSI在低電位下（大約3.8V vs. Li+/Li）對于Al集流體具有腐蝕性，因此難以在高電壓鋰金屬電池中進行應用。近日，華中科技大學張恒教授與西班牙能源合作研究中心的Michel Armand等報道了一種在高電壓條件下對Al集流體沒有腐蝕性的新型磺酸基鋰鹽。

本文要點

1） 研究人員開發了一種在高電位（4.2 V vs. Li+/Li）下對Al集流體無腐蝕性的新型鋰鹽---鋰（二氟甲烷磺酰）（三氟甲烷磺酰）酰亞胺（簡記為LiDFTFSI），將這種鋰鹽配制成電解液后能夠滿足4V級Li-NCM111鋰金屬電池的應用。

2） LiDFTFSI之前被認為是通過Brønsted酸性CF2H基團和聚環氧乙烷（PEO）的環氧乙烷單元之間的相互作用來增強固體聚合物電解質的鋰離子導電性，以及通過可能形成的鋰離子導電LiH來調節在Li0電極上形成的SEI層的性質。

3） 由于H原子電負性比F原子低，因此具有相似化學結構的LiDFTFSI理論上應該比LiTFSI更不耐氧化, 其電解液可能仍然對Al集流體具有腐蝕性，這在其他磺酰胺鹽（例如LiFSI和（氟磺?；ㄈ谆酋＃啺罚┑碾娊庖褐幸驯蛔C明。但是，研究人員仍然證實了至少在4.2 V的電位下LiDFTFSI對于Al集流體是相當穩定的。

4） 使用LiDFTFSI鋰鹽電解液的Li/NCM111電池可以實現200周的穩定循環，其容量保持率高達87%，這比商品化LiPF6基的電解液性能要好。

參考文獻

Lixin Qiao, Uxue Oteo, Maria Martinez-Ibañez, Alexander Santiago, Rosalía Cid, Eduardo Sanchez-Diez, Elias Lobato, Leire Meabe, Michel Armand & Heng Zhang， Stable non-corrosive sulfonimide salt for 4-V-class lithium metal batteries， Nature Materials, 2022

DOI: 10.1038/s41563-021-01190-1