Modifying the Interface between the Solvated Ionic Liquid Electrolyte and Positive Electrode to Boost Lithium-Ion Battery Performance
Modifying the Interface between the Solvated Ionic Liquid Electrolyte and Positive Electrode to Boost Lithium-Ion Battery Performance
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修改溶剂化离子液体电解质和正极之间的界面以提高锂离子电池性能
DOI：
10.1021/acsaem.2c01533
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发表时间：
2022
影响因子：
6.4
通讯作者：
Taro Hitosugi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jun Deng;Kazunori Nishio;Satoru Ichinokura;Yuki Watanabe;Kurei Edamura;Ryo Nakayama;Ryota Shimizu;Toru Hirahara;Taro Hitosugi
离子液体由于其宽的电势窗口（高电化学稳定性）和高的锂离子电导率而被认为是有前途的液体电解质。然而，电解质和电极之间的界面处的高电阻阻碍了它们在锂离子电池中的实际应用。在这里，我们报告了溶剂化离子液体，四甘醇二甲醚锂双（三氟甲磺酰基）酰胺（[LiG 4][TFSA]），和正极LiCoO 2之间的低界面电阻。我们证明了稳定的循环在电池中使用的Li 3 PO 4缓冲层插入在[LiG 4][TFSA]和正极LiCoO 2（001）的界面。在没有插入缓冲层的情况下，界面电阻随着重复充放电循环而急剧增加，这是由于在LiCoO 2（001）表面上形成了固体电解质界面（SEI）;在第10次循环后，界面电阻为2.0 × 104Ω cm 2。相比之下，Li 3 PO 4的引入显著改善了充放电循环性，抑制了SEI生长，并将[LiG 4][TFSA]-Li 3 PO 4界面电阻降低至4.5 × 102Ω cm 2。这些结果突出了改性离子液体电解质和正极之间的界面以提高电池性能的重要性。
Ionic liquids are promising liquid electrolytes because of their wide potential window (high electrochemical stability) and high Li-ion conductivity. However, high electrical resistance at the interface between the electrolyte and electrode hinders their practical application in Li-ion batteries. Here, we report the low interfacial resistance between a solvated ionic liquid, tetraglyme-lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide ([LiG4][TFSA]), and positive electrode LiCoO2. We demonstrate stable cycling in a battery using a Li3PO4buffer layer inserted at the interface of [LiG4][TFSA] and a positive electrode LiCoO2(001). Without inserting the buffer layer, the interface resistance drastically increases with repeated charge–discharge cycles, originating from the formation of a solid-electrolyte interphase (SEI) on the LiCoO2(001) surface; the interface resistance was 2.0 × 104Ω cm2after the 10th cycle. In contrast, the introduction of Li3PO4significantly improves the charge and discharge cyclability, suppresses SEI growth, and lowers the [LiG4][TFSA]–Li3PO4interface resistance to 4.5 × 102Ω cm2. These results highlight the importance of modifying the interface between the ionic liquid electrolyte and the positive electrode to boost battery performance.
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DOI：
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