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电池 2023年第2期53卷 119-126页

作者：段佳宁柳雅晴范镜敏袁汝明郑明森董全峰厦门大学化学化工学院福建厦门361005

基于有机离子盐(离子液体或离子塑性晶体)的离子型局部高浓电解液(iLHCEs)可用于高性能锂金属二次电池,但Li+传导能力、与锂金属负极和高电压正极的兼容性等需优化。使用有机离子塑性晶体N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(P... 详细信息

基于有机离子盐(离子液体或离子塑性晶体)的离子型局部高浓电解液(iLHCEs)可用于高性能锂金属二次电池,但Li+传导能力、与锂金属负极和高电压正极的兼容性等需优化。使用有机离子塑性晶体N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(Pyr12TFSI)构筑iLHCEs,形成的[Li^(+)][FSI-][TFSI-][Pyr12^(+)]紧密离子簇可衍生稳定的固体电解质相界面(SEI),抑制副反应发生与锂枝晶生成,使锂沉积/剥离的库仑效率高达99.03%。使用基于Pyr12TFSI的iLHCEs的高电压Li|LiCoO_(2)(4.5 V)及Li|LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(5.0 V)电池,具有较高的首次库仑效率、长循环稳定性及理想的倍率性能。

关键词：局部高浓电解液有机离子塑性晶体离子液体高电压电池锂金属二次电池

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高压镍锰酸锂电池电解液的研究现状和发展趋势

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船电技术 2023年第9期43卷 27-31页

作者：李想裴波丁玉峰武汉船用电力推进装置研究所武汉430064

尖晶石型镍锰酸锂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(LNMO)由于具有高工作电压(接近5 V)、低成本以及环境友好等优势,可作为下一代高能量密度锂离子电池正极的备选材料。然而,传统的碳酸酯电解液在高压条件下会发生氧化分解,造成电池性能的迅速衰... 详细信息

尖晶石型镍锰酸锂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(LNMO)由于具有高工作电压(接近5 V)、低成本以及环境友好等优势,可作为下一代高能量密度锂离子电池正极的备选材料。然而,传统的碳酸酯电解液在高压条件下会发生氧化分解,造成电池性能的迅速衰减,因此开发适用于镍锰酸锂电池的耐高压电解质势在必行。本文从含新型溶剂的电解液、高盐电解液、离子液体电解液、固态电解质以及含添加剂的传统电解液等角度对当前应用于LNMO电池的电解液体系进行了系统性概述,并对该领域未来的发展趋势进行了展望。

关键词：高电压电池镍锰酸锂正极电解液优化

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金属锂负极材料的设计与性能研究

金属锂负极材料的设计与性能研究

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作者：万敏涛华中科技大学

学位级别：硕士

为了满足大规模储能以及电动汽车的发展需求,开发高能量密度的锂电池显得尤为重要。然而,基于嵌入式反应的锂离子电池体系只能提供有限的能量密度,这极大的限制了高比能量电池的发展。因此,锂硫电池、锂空气电池和高电压电池等新的电池... 详细信息

为了满足大规模储能以及电动汽车的发展需求,开发高能量密度的锂电池显得尤为重要。然而,基于嵌入式反应的锂离子电池体系只能提供有限的能量密度,这极大的限制了高比能量电池的发展。因此,锂硫电池、锂空气电池和高电压电池等新的电池体系进入人们的视野。金属锂因其超高的理论比容量和很低的化学反应电位被认为是最有前途的负极材料之一,但是金属锂的实际应用依然面临着循环效率低、安全性较差等问题。尽管现在已经有许多工作集中在金属锂的改性研究上,但是设计更加安全、循环稳定的金属锂负极依然是广大研究者的目标。进一步改善金属锂的性能不仅能匹配新的电池体系,对于现有的电池体系的能量密度的提升也有着重大的意义。本文主要针对金属锂负极材料,由于其近乎无限的体积变化和超高的电化学反应活性,我们设计了一种新型的三维结构,改善了金属锂负极在循环过程中的体积变化,减少了枝晶的形成;同时结构表面的保护层降低了金属锂与高电压电解液的副反应问题,提高了高电压电池的循环稳定性,实现了超高的能量密度。主要成果如下:1.我们将层状的氮化碳与氧化石墨烯通过简单的抽滤均匀复合成层状的三维框架,并通过热熔的方法将金属锂“灌入”该框架。在与金属锂进行复合后,氮化碳与金属锂反应生成氮化锂和碳片,由碳框架和氮化锂构成的三维框架可以降低电极的体积变化;并且氮化锂较高的锂离子电导率可以实现离子在电极内部的快速传输,减少电极表面枝晶的形成。LCN电极在1 mA/cm的电流密度下沉积了1 mAh/cm的金属锂之后表面并没有出现枝晶,并且在脱出/沉积了5 mAh/cm的金属锂后也没有出现明显的体积变化。LCN丨LCN对称电池能在1 mA/cm的电流密度,1 mAh/cm的面积容量下稳定循环500圈(1000 h)以上,对称电池的极化电压保持平滑、稳定;在3 mA/cm的电流密度,1 mAh/cm的面积容量下稳定循环300圈不发生短路。2.我们将上述的LCN电极与高电压正极和高电压电解液匹配,由于LCN电极表面的一层氮化锂保护层,LCN电极能在高电压环境下稳定的循环而不与电解液发生副反应,普通金属锂与高电压电解液匹配时产气严重的问题也得到了解决。NCM丨LCN全电池1 C电流密度下、2.8 V-4.6 V的充放电区间内能保持180 mAh/g以上的可逆比容量稳定循环100圈;并且在在电流密度升高为4 C时,NCM丨LCN电池依然可以保持145 mAh/g的可逆比容量。以上工作为解决金属锂电池与电解液副反应多、循环库伦效率低、循环稳定性差、体积变化严重以及安全性问题提供了新的思路,对于开发商用高性能的锂金属电池有着重要的意义。

关键词：金属锂负极三维碳框架氮化锂保护层高电压电池

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