阿科玛集团推出超高纯度锂盐LiFSI 可提高电池性能

随着市场的发展，锂离子电池需要具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更高的功率性能。据外媒报道，Akoma集团的电池解决方案可以满足其中许多要求。电极材料的研究进展解决了能量密度问题，新型电解质系统可以显著提高寿命和功率性能。特别是LiFSI，有望成为LiPF6的高质量替代品之一，用作电解质中的锂盐。

目前，LiFSI主要用作电解质中的添加剂，而LiPF6仍然是主要的锂盐。少量LiFSI可以通过与固体电解质界面面膜的相互作用，提高面膜的低温性能、寿命和储存稳定性。此外，广泛使用LiFSI代替LiPF6可以获得更好的性能。用LiFSI代替LiPF6可以获得更高的离子电导率和更高的电解质迁移数。因此，与基于LiPF6的电解质相比，基于LiFSI的电解质在NMC811/石墨电池中具有更高的倍率性能。

图1:LiFSI电解质溶液的离子电导率和倍率性能提高了LiFSI/LiPF6的比例，可以提高45°C下的寿命和储存老化。这是因为LiFSI具有比LiPF6更高的热稳定性和化学稳定性，以及更少的HF。向电解质中添加更高浓度的LiFSI（1wt%、4wt%和10wt%），剩余的盐为LiPF6。200次循环后，NMC532/石墨电池的容量保持率有所提高（图2a）。向电解液中添加10wt%的LiFSI，而不是4wt%（图2b）。然后，在70°C和100%SOC的条件下，将NMC/石墨电池储存两周，从而获得更高的容量回收能力。

图2：LiFSI电解质的容量保持率和储存老化。LiFSI的另一个优点在于其高溶解度，这有助于形成高浓度电解质。这种类型的电解质正受到越来越多的关注，因为它的盐/溶剂配位结构可以减轻甚至抑制电解质的易燃性、高压分解和锂金属负极上的枝晶生长。在DME中的1M LiFSI下，速率为0.5 mA/cm？在对电流密度进行枝晶测试后，如增强的电池极化所示，在连续几天的锂剥离和电镀后观察到枝晶生长。另一方面，在高浓度电解质中，由于在锂金属上形成更稳定和紧凑的富锂固体电解质膜，树枝状生长受到抑制。

图3：LiFSI在锂金属负极电池中的性能值得一提。当使用更高浓度的LiFSI而不仅仅作为添加剂时，LiFSI盐的纯度具有重要意义。特别是合成过程中产生的某些离子，如氟、硫酸盐或氯，可能通过不同的机制对电池性能产生不利影响，即使是少量的，如百万分之一。这将增加电解质在高压下的副反应，在SEI中相互作用，导致锂电镀，甚至导致铝集电体腐蚀。Akoma正在生产超高纯度产品-FORANEXT？商标下的LiFSI盐。即使没有LiPF6，这种盐也可以有效地钝化铝（图4）；

在4.4V Li/Al纽扣电池中测量的残余电流非常低，并且在EC/EMC中在1M LiFSI下非常稳定。

图4:4.4V定时电流法用于转换FORANEXT？将LiFSI与市场上的其他LiFSI进行了比较，研究人员测量了LiFSI水溶液的pH值。在循环或储存过程中，酸性物质的存在可能导致HF的形成，从而降低pH值。随着时间的推移，纯度也会下降。循环后，比较由不同LiFSI来源制成的水溶液的pH值和体积保留率，超高纯度FORANEXT？LiFSI表现出最佳性能。由于容量保持率取决于特定杂质的财产，因此pH值和容量保持率并不总是直接相关。然而，通过减少杂质总量，FORANEXT？LiFSI在200次循环后显示出最佳的容量保持率。由此可以看出，当大规模取代LiPF6时，需要超高纯度的LiFSI。

图5：总体而言，根据不同LiFSI来源的pH值和容量保持率，用部分电解质中的LiFSI代替LiPF6可以提高锂离子电池的倍率性能和容量保持性能。LiFSI也有望成为LiPF6的替代品，用于开发具有更高能量密度的新型锂离子电池技术。对于LiFSI浓度高于添加剂量的应用，可以使用超高纯度LiFSI来实现最佳性能，例如FORENEXT LiFSI。

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