塑料晶体电解质诱导的稳定运行,用于离子电池的丰富的NMC811阴极
Maher Jabeen1, Zhouhong Ren1,2, Muhammad Ishaq1
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Electrochemical Energy Device Research Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
ACS applied materials & interfaces
|October 27, 2023
概括
一种新的塑料晶体电解质提高了离子电池中高能LiNi$_{0.8}$Mn$_{0.1}$Co$_{0.1}$O$_{2}$ (NMC811) 阴极的稳定性,克服了传统碳酸盐电解质的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 高能量密度的阴极材料,如LiNi$_{0.8}$Mn$_{0.1}$Co$_{0.1}$O$_{2}$ (NMC811),对于先进的离子电池至关重要.
- 传统碳酸盐电解质的循环稳定性较差,阻碍了NMC811阴极的实际应用.
- 开发稳定和高性能电解质对于下一代电池至关重要.
研究的目的:
- 通过使用一种新的塑料晶体电解质,研究NMC811阴极的电化学性能.
- 评估NMC811阴极与拟议的电解质系统的循环稳定性和速率能力.
- 为了证明塑料晶体电解质对于高压分层氧化物阴极材料的潜力.
主要方法:
- 一种基于N-乙烯-N-甲基pyrrolidinium bis ((fluorosulfonyl) imide (C$_{2}$mpyr[FSI]) 与LiFSI盐的塑料晶体电解质的合成和表征.
- 在塑料晶体电解质中对NMC811阴极进行电化学测试,包括循环性能和速率能力测量.
- 电化学性能与使用标准碳酸盐电解质的NMC811阴极的比较.
主要成果:
- 塑料晶体电解质表现出良好的离子导电能力 (2.3 × 10−3 S cm−1) 和高的Li+转移数 (0.4).
- 带有塑料晶体电解质的NMC811阴极在0.2°C时达到188mAhg-1的放电容量,在200个循环后保持94.5%的容量.
- 观察到优越的高速率能力,在10°C下放电容量为111.0mA hg−1,显著超过碳酸盐电解质 (54.3%的保留率).
结论:
- 塑料晶体电解质显著提高NMC811阴极的循环稳定性和电化学性能.
- 性能提升归因于电解质的高Li+导电性,形成稳定的Li+导电CEI膜,并保持粒子完整性.
- 这种塑料晶体电解质系统对先进的离子电池中高压分层氧化物阴极材料具有很大的前景.
