将金属锂和高镍三元正极(如NCM811)匹配后拼装成的锂金属电池,有望显着提高电动汽车的运转路程。但是,锂金属电池正极侧过渡金属离子溶解、相变和Li/Ni混排、负极侧锂枝晶成长、“死锂”堆积以及在接连锂堆积/剥离过程中固体电解液界面相(SEI/CEI)的决裂等问题,均严峻阻止了锂金属电池的实践使用,尤其在极点温度下这样一些问题还将进一步恶化、加重。电解液作为电池的重要组成部分,直接影响锂金属电池界面相的组成、结构和安稳才能,关系到Li的传输动力学,并终究约束锂金属电池在宽温域范围内的正常作业。氟代碳酸乙烯酯(FEC)常常作为电解液添加剂来构建高机械强度的富LiF界面相。但是,过量的LiF不只约束Li传输,且难以习惯循环过程中电极的体积改变。因而,引进具有十分杰出的成膜功用的添加剂与FEC协同构筑高离子传导性和机械安稳性的界面相对促进宽温域锂电池的开展十分必要。
近来,西安交通大学化学学院丁书江教授、郗凯教授和高国新副教授课题组使用电解液工程为宽温域锂金属电池构建了高离子传导性巩固界面相,完成了锂金属电池的宽温域循环安稳性。他们将1,3-丙磺酸内脂、乙酸乙酯和FEC添加到商用电解液中规划了一种一起安稳锂金属电池正负极界面相的双功用电解液。其间1,3-丙磺酸内酯用于构建具有无机内层和有机外层的巩固CEI,保证了正极结构的完整性;而FEC用于构建富无机SEI,用于按捺电解液的副反应,促进Li+的快速运送;乙酸乙酯可保证电解液在宽温域内使用。终究,所拼装的锂对称电池在宽温度下表现出低过电势和长安稳循环(30 °C,1000 h)。优化后的电解液也适用于磷酸铁锂和钴酸锂正极(1000次循环,容量保存率:67%)。在贫液条件下(g/Ah级)和宽温域范围内(-40 °C~+60 °C),LiNCM811和石墨NCM811软包电池均可正常作业。本作业为宽温度范围内高能量密度LMBs电解液的规划供给了新的视角。
该研讨成果以《构建宽温域锂金属电池中巩固的高离子传导性界面相的电解液工程》(Electrolyte Engineering to Construct Robust Interphase with High Ionic Conductivity for Wide Temperature Range Lithium Metal Batteries)为题发表于化学范畴世界威望期刊《德国使用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。榜首作者为西安交通大学国家储能技能产教交融立异渠道(中心)博士生李雅楠,通讯作者为化学学院丁书江教授、郗凯教授和高国新副教授。该作业得到了国家自然科学基金项目、陕西省自然科学基金项目和陕西省秦创源高层次立异创业人才项目的赞助。论文的表征及测验得到了西安交通大学剖析测验同享中心的支撑。
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