单分子双设计通过溶解重建和阴极聚合使极端条件的金属电池成为可能
Ruizhe Xu1, Anjun Hu1, Wang Xu1
1College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering (College of Lithium Resources and Lithium Battery Industry), Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059, P.R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|September 10, 2025
概括
一种新的分子设计稳定了金属电池 (LMB) 中的金属阳极和NCM811阴极接口. 这一突破使高能量密度电池能够在极端条件下可靠运行,为先进的能量存储铺平了道路.
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
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 金属电池 (LMB) 具有高能量密度,但在阳极和阴极接口的电解质稳定性面临挑战,特别是在极端条件下.
- 传统的碳酸盐电解质很难同时稳定金属阳极和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 阴极接口.
- 这种不稳定性限制了LMB在苛刻环境中的实际应用.
研究的目的:
- 开发一种分子设计,在LMB中同时稳定金属阳极和NCM811阴极接口.
- 在极端操作条件下克服传统电解质的局限性.
- 提高下一代储能系统的循环稳定性和能量密度.
主要方法:
- 引入了3,5-difluorophenylboronic酸新基醇 (DNE) 作为双作用分子添加剂.
- 研究了DNE重建Li+溶解盖的机制,并在阳极形成富含LiF的固体电解质介相 (SEI).
- 分析了DNE在阴极上的现场聚合,以创建一个过渡金属离子捕获网络.
主要成果:
- 通过形成稳定,富含LiF的SEI,DNE有效地抑制了树的生长.
- 在NCM811阴极上DNE的现场聚合优化了阴极电解质间相 (CEI) 并减轻了结构降解.
- 立体液体NCM811电池在4.7V和60°C下表现出异常的循环稳定性,1Ah袋式电池在100个循环后达到331Wh kg-1并保持98.8%的容量.
结论:
- 使用DNE的双接口分子定策略为稳定LMB接口提供了强大的解决方案.
- 这种方法使高性能金属电池能够在极端条件下可靠运行.
- 这些发现为开发先进的储能系统建立了一个新的设计范式.
