鋰鹽使電池功能強大但價格昂貴。基于鋰鹽LiDFOB的超低濃度電解質可能是一種更經(jīng)濟、更可持續(xù)的替代品。據(jù)外媒報道，寧波大學和美國波多黎各大學里約彼德拉斯分校（University of Puerto Rico-Rio Piedras Campus）的研究團隊開發(fā)出超低濃度電解質，且成功證明使用這些電解質和傳統(tǒng)電極的電池具有高性能。此外，電解質可以促進電池的生產(chǎn)和回收。相關研究已發(fā)表于期刊《Angewandte Chemie International Edition》。

圖片來源：期刊《Angewandte Chemie International Edition》

鋰離子電池（LIB）是智能手機和平板電腦和電動汽車的常用電池，且可以用于發(fā)電廠以儲存電力。大多數(shù)鋰離子電池的主要成分是鈷酸鋰（LCO）陰極、石墨陽極和液體電解質，為解耦的陰極和陽極反應提供移動離子。

這些電解質決定了電極上形成的界面層的特性，從而影響電池循環(huán)性能等特性。 然而，商業(yè)電解液仍然主要基于30多年前配制的體系：羧酸酯（碳酸酯溶劑）中的1.0至1.2 mol/L六氟磷酸鋰（LiPF6）。

在過去的10年里，人們開發(fā)出了高濃度電解質（> 3 mol/L），通過有利于形成堅固的無機為主的中間相層來提高電池性能。然而，這些電解液粘度高、潤濕能力差、導電性差。

所需的大量鋰鹽也使其非常昂貴，這鋰鹽通常是可行性的關鍵參數(shù)。為了降低成本，超低濃度電解質（< 0.3 mol/L）的研究也已開始。這些電解質的缺點是電池比少數(shù)鹽陰離子分解更多的溶劑，從而導致有機物占主導地位且形成不太穩(wěn)定的界面層。

研究團隊開發(fā)出超低濃度電解液，可能適合鋰離子電池實際應用：LiDFOB/EC-DMC。LiDFOB（二氟（草酸）硼酸鋰）是一種常見的添加劑，比LiPF6便宜得多。EC-DMC（碳酸乙酯/碳酸二甲酯）是一種商業(yè)碳酸酯溶劑。

該電解質具有可能破紀錄的低鹽含量，僅為0.16 mol/L，但具有足夠高的離子電導率（4.6 mS/cm）、來運行電池。此外，DFOB-陰離子的特性允許在LCO和石墨電極上形成以無機為主的堅固界面層，從而在半電池和全電池中實現(xiàn)出色的循環(huán)穩(wěn)定性。

目前使用的LiPF6在潮濕的情況下會分解，釋放出劇毒且具有腐蝕性的氟化氫氣體（HF），而LiDFOB對水和空氣穩(wěn)定。使LiDFOB的LIB可以在環(huán)境條件下制造，而不需要嚴格的干燥室條件，或將節(jié)省成本。材料回收也將大大減少問題并帶來更多的可持續(xù)性。