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500次循环90%,2Ah电池300Wh/kg!韩国锂金属电池再迎新突破

时间:2019-06-14 14:49来源: 作者:admin 点击: 2 次
随着电动汽车续航里程的持续增加,动力电池的能量密度也在不断的提升,目前采用三元材料/石墨体系的锂离子电池的能量密度已经达到230Wh/kg-260Wh/kg,进一步提升电池的能量密度需要采用容量更高的正负极,例如NCM811和硅碳混合负极等,但是即便是采用了高镍+

随着电动汽车续航里程的持续增加,动力电池的能量密度也在不断的提升,目前采用三元材料/石墨体系的锂离子电池的能量密度已经达到230Wh/kg-260Wh/kg,进一步提升电池的能量密度需要采用容量更高的正负极,例如NCM811和硅碳混合负极等,但是即便是采用了高镍+硅碳的混合体系锂离子电池的能量密度也很难突破350Wh/kg,而未来要达到500Wh/kg的能量密度唯一途径就是采用锂金属负极。

锂金属负极的理论比容量可达3860mAh/g,并且具有优异的导电性能,是一种理想的负极材料,但是锂金属负极在电流密度较大和面密度较大的情况下会导致Li枝晶的生长,一方面降低电池的库伦效率,影响锂离子电池的使用寿命,另一方面,Li枝晶在过渡生长的情况下可能会穿透隔膜导致正负极短路,引起严重的安全事故,Li枝晶问题也成为了阻碍Li金属负极应用的最大的阻碍。

近日,韩国汉阳大学的Jang-Yeon Hwang(第一作者)和Chong S. Yoon(通讯作者)、Yang-Kook Sun(通讯作者)等人通过对现有的碳酸脂类电解液进行有优化改进、Li金属负极表面预处理,正极改性等措施显著提升了Li金属二次电池的循环寿命,锂二次软包电池500次循环后容量保持率可达90%左右。

为了提升电解液在金属Li表面的稳定性,抑制Li枝晶的生长,作者首使用3M浓度的LiNO3的二乙二醇二甲醚(DEGDME)溶液对金属锂表面进行了处理,从而在Li负极的表面形成一层富含Li2O的SEI膜,电解液锂盐采用1M的LiPF6和0.05M的LiDFOB混合锂盐,溶剂采用了EMC和FEC(3:1)混合溶剂,同时正极采用了Al梯度掺杂的Li[Ni0.75Co0.10Mn0.15]O2作为活性物质。

为了分析电解液中对金属Li负极稳定性的影响,作者制作三种Li/Li电池:1)第一种采用EMC/FEC混合电解液,不添加LiDFOB,bare-Li /EF-31/bare-Li;2)第二种在电解液中添加LiDFOB,bare-Li /EF-31-D/bare-Li;3)第三种电池在第二种电池的基础上采用LiNO3对Li金属负极进行预处理,LiNO3-treated Li/EF-31-D/LiNO3- treated Li。

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