可以让锂離子電池1000 次循环后容量为 88%的新配方材料是什么？

TIME: 2022-09-03 電池行業動態資訊

锂離子電池更长的循环使用寿命是电池消费应用的永恒需求点，为了解决这个痛点，据相关行业资料报道说有新的锂離子電池配方被发明出来了，可以让锂離子電池1000 次循环后容量为 88%，这是一个很不错的消息。下面就简单整理一下关于这个方面的资料情况：

目前，锂離子電池是便携移动电源最流行的解决方案。然而，在某些应用中，它的容量（能量密度）方面达到了极限。特别是用于电动汽车领域的动力电池，其需要具有更大容量（能量密度）的和体积更小，重量轻巧的动力电池。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，使用寿命长短和安全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以上的下一代锂電池已成爲全球研究熱點。然而，在高壓下陽極或陰極與電解質之間不穩定的界面限制了能量密度的提升，而高能量密度下，也會一定程度上削弱了電池的使用壽命。

由于電解質是陰極和陽極的唯一共享組件，因此電解質工程成爲同時穩定陰極和陽極上的電極/電解質界面的常見且簡便的策略。

卡爾斯魯厄理工學院(KIT)和赫爾姆霍茨研究所烏爾姆電化學儲能(HIU)的研究人員現已找到了解決方案。正如Joule報道的那樣，他們使用了一種很有前途的新材料組合。貧钴、富鎳的層狀陰極(NCM88)達到了高能量密度。使用通常應用的市售有機電解質(LP30)然而，穩定性還有很多不足之處。存儲容量隨著循環次數的增加而降低。HIU主任兼電池組電化學負責人StefanoPasserini教授解釋了原因，在電解質LP30中，粒子在陰極上開裂。在這些裂縫內，電解質發生反應並破壞結構。此外，厚厚的苔藓在陽極上形成含锂層。出于這個原因，科學家們使用了一種非揮發性、難燃性、雙陰離子離子液體電解質(ILE)。在ILE的幫助下，可以顯著減少對富鎳陰極的結構修改，HIU電池組電化學組的Guk-TaeKim博士說，1000次循環後容量爲88%。

基于活性材料的總重量，帶有NCM88正極和ILE電解質的锂金屬電池達到了560瓦時/千克(Wh/kg)的能量密度。其初始存儲容量爲每克正極材料214毫安時(mAhg-1)。1000次循環後，保留了88%的容量。平均庫侖效率，即放電容量與充電容量之比，爲99.94%。

这种新颖的锂離子電池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。

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