断电压限制:用于4.7V类近固态金属电池的基于PVDF的三乙烯酸盐电解质
Lin Yang1,2, Youqi Chu3, Yitian Feng1,2
1Shenzhen Key Laboratory of Advanced Energy Storage, Department of Mechanical and Energy Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China.
Journal of the American Chemical Society
|July 11, 2025
概括
这项研究使用三乙烯酸盐 (TEP) 溶剂增强了固态金属电池,将电压窗口扩展到4.8V. 这使电池在4.7V下稳定运行,提高了电池性能和寿命.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 计算化学
背景情况:
- 固态金属电池 (SSLMB) 与传统电解质相比面临电压限制.
- 用二甲基形式胺 (DMF) 处理的半固态聚合物电解质 (SPEs) 具有内在的电压约束.
研究的目的:
- 在实用的SSLMB中克服SPE的电压限制.
- 为了提高电化学稳定性而设计高频段间隙溶剂.
主要方法:
- 使用三乙烯酸盐 (TEP) 作为高带间隙溶剂的分子工程.
- 确定TEP的轨道配置和电化学窗口的第一原理计算.
- 使用优化的SPE制造和测试LiidiyeNCM811电池.
主要成果:
- TEP将电化学窗口扩展到4.8V (比DMF增强0.5V).
- 优化 SPE 能够稳定地使用高达 4.7 伏的 Li DC 电池.
- 实现了优异的长期循环稳定性:在4. 2V (1800个循环) 保持88. 2%,在4. 5V (900个循环) 保持86. 8%.
- 在4.7V时稳定循环500次.
- 双界面稳定:3PO4丰富的阴极界面和2O主导的阳极界面.
结论:
- 使用TEP等高带间隙溶剂的SPE分子设计是4.7V级SSLMB的可行策略.
- 接口稳定机制是实现高压性能和长期循环性的关键.
- 这项工作为开发下一代高压SSLMB提供了途径.


