长寿命 522 Wh kg-1 金属袋式电池通过复合添加剂工程实现
Tingxuan Tang1, Chuang Sun2, Yong Li3
1School of Chemistry and Materials Science, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu, 201116, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|October 8, 2024
概括
开发先进的金属电池需要稳定的电解质. 本研究引入了三组合添加剂系统 (FEC,CTAC,TPFPB),以提高电解质稳定性,并实现下一代电池的超高能量密度.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 高能量密度的二次电池对于先进的应用至关重要.
- 与高压阴极配对的金属阳极提供了一个有希望的途径,可以达到超过500Wh/kg的能量密度.
- 电解质不稳定性和有限的电压窗口 (4.3V以上) 阻碍了当前金属电池的性能.
研究的目的:
- 为高压金属电池开发稳定的电解质系统.
- 为了克服接口不稳定性的局限性,并实现超高的切断电压.
- 为了证明改性电解质在金属电池中的性能.
主要方法:
- 使用了三组分的电解质添加剂系统:乙烯碳酸盐 (FEC),六甲基三甲基化物 (CTAC) 和三 (TPFPB).
- 研究电解质特性,包括离子导电性和电极上的界面膜形成.
- 制造并经过测试的对称电池和7.3Ah级Li[Ni0.83Co0.yMn1-x-y]O2 (NCM83) 电池.
主要成果:
- 实现了稳定的循环,具有高达5.0V的超高切断电压.
- 修改后的电解质表现出极好的离子导电性,并形成了强大的界面膜.
- 对称细胞显示稳定循环超过800小时,具有高/剥离能力 (3mAh/cm2在1mA/cm2).
- NCM83dasaidLi袋式电池显示了522Wh/kg的高能量密度和178个循环,初始库伦比效率为98.0%.
结论:
- 三组合添加剂系统有效地提高了电解质的稳定性,并使金属电池能够在超高压下运行.
- 改进的电解质促进了统一的Li+调节和强大的接口,从而带来了卓越的循环性能.
- 这种方法为开发下一代具有显著更高能量密度的二次电池铺平了道路.
