重大突破!新材料组合创造高能量密度锂电池,1000 次循环后容量为 88%

目前，锂离子电池是移动电源最流行的解决方案。然而，在某些应用中，它达到了极限。这尤其适用于电动汽车，其中需要具有大范围的轻巧紧凑的车辆。锂金属电池可能是另一种选择。它们的特点是能量密度高，这意味着它们每质量或体积存储大量能量。尽管如此，稳定性仍然是一个问题，因为电极材料会与传统的电解质系统发生反应。

追求高能量密度尤其是500Whkg-1以上的下一代锂电池已成为全球研究热点。然而，在高压下阳极或阴极与电解质之间不稳定的界面限制了能量密度的提升。

由于电解质是阴极和阳极的唯一共享组件，因此电解质工程成为同时稳定阴极和阳极上的电极/电解质界面的常见且简便的策略。

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和赫尔姆霍茨研究所乌尔姆电化学储能(HIU)的研究人员现已找到了解决方案。正如Joule报道的那样，他们使用了一种很有前途的新材料组合。贫钴、富镍的层状阴极(NCM88)达到了高能量密度。使用通常应用的市售有机电解质(LP30)然而，稳定性还有很多不足之处。存储容量随着循环次数的增加而降低。HIU主任兼电池组电化学负责人StefanoPasserini教授解释了原因，在电解质LP30中，粒子在阴极上开裂。在这些裂缝内，电解质发生反应并破坏结构。此外，厚厚的苔藓在阳极上形成含锂层。出于这个原因，科学家们使用了一种非挥发性、难燃性、双阴离子离子液体电解质(ILE)。在ILE的帮助下，可以显着减少对富镍阴极的结构修改，HIU电池组电化学组的Guk-TaeKim博士说。

1000次循环后容量为88%

过针刺 低温防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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结果：基于活性材料的总重量，带有NCM88正极和ILE电解质的锂金属电池达到了560瓦时/千克(Wh/kg)的能量密度。其初始存储容量为每克正极材料214毫安时(mAhg-1)。1000次循环后，保留了88%的容量。平均库仑效率，即放电容量与充电容量之比，为99.94%。

这种新颖的电解质工程策略可能为未来高能锂金属电池固体牺牲添加剂的设计和使用研究铺平道路。由于电池具有高安全性，研究人员朝着碳中和移动迈出了重要一步。