中国研究人员开发高压电解液并建造高能量密度锂电池系统

发布日期：2022-08-08 作者：CC 点击：

根据青岛生物能源与工艺研究所的信息，锂离子电池因其优异的电化学性能而广泛应用于电动汽车。正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。获得更高能量密度的最有效方法是使用高比能阴极材料（如ncm811）并提高电池的工作电压（>4.2V）。然而，传统的碳酸盐基电解液不能适应高压电池系统，三元正极材料在高压下会发生各种副反应，最终会导致系统退化和容量退化。

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▲ 高压氟化电解质系统在电极-电解质界面的性能、DFT计算和整个电池的循环性能

中国科学院青岛生物能源与工艺研究所研究员吴建飞的团队多年来一直深入研究正极材料和高性能电解质领域（ACS应用材料界面2020，12，49666；ACS应用金属界面2022，14，12264）。近年来，它在高压电解液系统的开发和应用方面取得了重要进展。相关研究成果已发表在《化学工程杂志》上。

研究团队开发了一种新的高压氟化电解质系统，将ncm811正极材料的工作电压从4.2V提高到4.6V，扩大了三元体系的上限和应用范围，解决了两个重要问题：提高了高镍三元阴极系统的比容量和工作电压，抑制了ncm811阴极在高压下的结构相变、过渡金属离子的溶解和二次粒子的开裂，降低了极化，从而提高了系统的能量密度和循环性能；构建了稳定的CEI和SEI，实现了高负荷高镍三元系电池在高压下的可逆稳定循环。Li||ncm811半电池在4.6V的工作电压下可以表现出247.2mAh g-1的高比容量、81.4%的循环容量保持率（0.5c 200次循环）和154.5mAh g-1（5c）的高比电容。同时，石墨||ncm811全电池在4.6V的100次循环后仍保持185.7mAh g-1的高比容量。