中國研究人員開發高壓電解液并建造高能量密度鋰電池系統

發布日期：2022-08-08 作者：CC 點擊：

根據青島生物能源與工藝研究所的信息，鋰離子電池因其優異的電化學性能而廣泛應用于電動汽車。正極材料是影響鋰離子電池性能的關鍵因素之一。獲得更高能量密度的最有效方法是使用高比能陰極材料（如ncm811）并提高電池的工作電壓（>4.2V）。然而，傳統的碳酸鹽基電解液不能適應高壓電池系統，三元正極材料在高壓下會發生各種副反應，最終會導致系統退化和容量退化。

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▲ 高壓氟化電解質系統在電極-電解質界面的性能、DFT計算和整個電池的循環性能

中國科學院青島生物能源與工藝研究所研究員吳建飛的團隊多年來一直深入研究正極材料和高性能電解質領域（ACS應用材料界面2020，12，49666；ACS應用金屬界面2022，14，12264）。近年來，它在高壓電解液系統的開發和應用方面取得了重要進展。相關研究成果已發表在《化學工程雜志》上。

研究團隊開發了一種新的高壓氟化電解質系統，將ncm811正極材料的工作電壓從4.2V提高到4.6V，擴大了三元體系的上限和應用范圍，解決了兩個重要問題：提高了高鎳三元陰極系統的比容量和工作電壓，抑制了ncm811陰極在高壓下的結構相變、過渡金屬離子的溶解和二次粒子的開裂，降低了極化，從而提高了系統的能量密度和循環性能；構建了穩定的CEI和SEI，實現了高負荷高鎳三元系電池在高壓下的可逆穩定循環。Li||ncm811半電池在4.6V的工作電壓下可以表現出247.2mAh g-1的高比容量、81.4%的循環容量保持率（0.5c 200次循環）和154.5mAh g-1（5c）的高比電容。同時，石墨||ncm811全電池在4.6V的100次循環后仍保持185.7mAh g-1的高比容量。