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Ethylene Carbonate Regulated Solvation of Triethyl Phosphate to Enable High-Conductivity, Nonflammable, and Graphite Compatible Electrolyte
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2023-12-13 , DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02414 Mengchuang Liu 1, 2 , Ziqi Zeng 1 , Chenkai Gu 3 , Fenfen Ma 4 , Yuanke Wu 1 , Qiang Wu 1 , Xiankun Yang 1 , Xin Chen 3 , Shijie Cheng 1 , Jia Xie 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2023-12-13 , DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02414 Mengchuang Liu 1, 2 , Ziqi Zeng 1 , Chenkai Gu 3 , Fenfen Ma 4 , Yuanke Wu 1 , Qiang Wu 1 , Xiankun Yang 1 , Xin Chen 3 , Shijie Cheng 1 , Jia Xie 1
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In the landscape of lithium-ion batteries (LIBs), carbonate-based electrolytes have driven remarkable progress, but persistent safety concerns stemming from their flammability necessitate innovative solutions. This study explores a cost-effective nonflammable cosolvent, triethyl phosphate (TEP), to counter the risk. However, TEP’s strong Li+-coordinating propensity adversely affects graphite (Gr) electrode intercalation. To surmount these challenges, we unveil the competitive coordination behavior of TEP and ethylene carbonate, strategically optimizing TEP’s coordination numbers. This tailored approach culminates in a dynamically stable structure which reduces the adverse effects of TEP. Leveraging these insights, we engineer a TEP-modified carbonate electrolyte with standard Li salt concentration (1 M) boasting both nonflammability and high ionic conductivity, enabling the Gr anode to achieve ∼100% capacity retention after 150 cycles. Additionally, this formulation significantly minimizes fire and explosion risks in 4 A h Gr||LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 pouch cells during mechanical stress, demonstrating profound implications for safer energy storage in LIBs.
中文翻译：
碳酸乙烯酯调节磷酸三乙酯的溶剂化，以实现高电导率、不易燃且与石墨相容的电解质
在锂离子电池 (LIB) 领域，碳酸盐电解质取得了显着的进步，但其易燃性引起的持续安全问题需要创新的解决方案。本研究探索了一种经济高效的不易燃共溶剂磷酸三乙酯 (TEP)，以应对这一风险。然而，TEP 的强 Li +配位倾向会对石墨 (Gr) 电极插层产生不利影响。为了克服这些挑战，我们揭示了 TEP 和碳酸亚乙酯的竞争配位行为，战略性地优化了 TEP 的配位数。这种量身定制的方法最终形成动态稳定的结构，从而减少 TEP 的不利影响。利用这些见解，我们设计了一种具有标准锂盐浓度 (1 M) 的 TEP 改性碳酸盐电解质，具有不易燃性和高离子电导率，使 Gr 阳极在 150 次循环后实现~100% 的容量保持率。此外，该配方可显着降低 4 A h Gr||LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 O 2软包电池在机械应力下的火灾和爆炸风险，这对锂离子电池中更安全的能量存储具有深远的影响。
更新日期：2023-12-13
中文翻译：
碳酸乙烯酯调节磷酸三乙酯的溶剂化，以实现高电导率、不易燃且与石墨相容的电解质
在锂离子电池 (LIB) 领域，碳酸盐电解质取得了显着的进步，但其易燃性引起的持续安全问题需要创新的解决方案。本研究探索了一种经济高效的不易燃共溶剂磷酸三乙酯 (TEP)，以应对这一风险。然而，TEP 的强 Li +配位倾向会对石墨 (Gr) 电极插层产生不利影响。为了克服这些挑战，我们揭示了 TEP 和碳酸亚乙酯的竞争配位行为，战略性地优化了 TEP 的配位数。这种量身定制的方法最终形成动态稳定的结构，从而减少 TEP 的不利影响。利用这些见解，我们设计了一种具有标准锂盐浓度 (1 M) 的 TEP 改性碳酸盐电解质，具有不易燃性和高离子电导率，使 Gr 阳极在 150 次循环后实现~100% 的容量保持率。此外，该配方可显着降低 4 A h Gr||LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 O 2软包电池在机械应力下的火灾和爆炸风险，这对锂离子电池中更安全的能量存储具有深远的影响。
京公网安备 11010802027423号