锂电周报12篇顶刊:鲍哲楠、崔屹、陈立泉、俞建勇、索鎏敏等最新成果!( 三 )
CorrelatingLi-IonSolvationStructuresandElectrodePotentialTemperatureCoefficients.J.Am.Chem.Soc.2021.DOI:10.1021/jacs.0c10587
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EnergyStorageMaterials:磷酸铝锂涂层使LiCoO2在室温及更高温度下具有稳定的4.6V循环性能
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锂钴氧化物(LCO)是一种很有前途的正极 , 具有约4.2gcm?3的高密度 , 但由于其在商业条件下4.2V(相对于Li/Li+)的低工作电压 , 仅能提供其理论容量的一半(137mAhg?1) 。 为提高其实际容量 , 通常采用较高的截止电压 , 这导致结构严重破坏并引起与电解液的副反应 。 氧释放的安全性问题进一步限制了LCO的应用 。
在这里 , 浙江大学陆盈盈通过表面工程策略 , 使用磷酸铝锂复合涂层材料 , 实现了LCO在4.6V(相对于Li/Li+)下的稳定循环 。 这种策略防止了正极和电解液之间的直接接触 , 减少了活性物质的损失 , 而不妨碍锂离子的迁移 。 在煅烧后 , 形成包含磷和铝的掺杂层(或固溶体) , 这有助于维持表面结构并稳定粒子表面周围的氧原子 , 并且在4.6V下显示出高离子迁移率 。 所有这些优点协同促进了LCO在4.6V下的稳定循环 , 循环200次后的高容量保持率分别为88.6%(30°C)和78.6%(45°C) 。
Lithium-Aluminum-Phosphatecoatingenablesstable4.6VcyclingperformanceofLiCoO2atroomtemperatureandbeyond.EnergyStorageMaterials2021.DOI:10.1016/j.ensm.2021.01.031
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Adv.EnergyMater.:去除常规电解质中碳酸乙烯酯实现NCM523||石墨锂离子电池的优异高压性能
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当前锂离子电池的比能量通过电池电压的进一步增加(例如增加到4.5V)而增加 , 但通常伴随着突然和快速的容量衰减 , 称为“翻转”故障 。 这种失效是电极串扰过程中触发了锂枝晶形成的结果 , 即过渡金属(TMs)从正极溶解并沉积在负极上 。
基于此 , 德国明斯特大学MartinWinter、TobiasPlacke和JohannesKasnatscheew发现从最先进的电解液(1.0MLiPF6-EC/EMC)中 , 去除碳酸乙烯酯(EC)可防止高压NCM523||石墨电池发生这种故障 , 即使没有任何电解液添加剂 。 虽然两种电解液中正极侧的氧化稳定性相似 , 但与EC基电解液相比 , 无EC电解液中的负极侧显示出明显较少的TMs沉积物和锂枝晶 。 无EC电解液的有益效果与降解的LiPF6物种的显著增加有关 , 它可以有效捕获溶解的TMs并抑制有害串扰的影响 , 最终实现高压下的无“翻转”性能 。
UnderstandingtheOutstandingHigh-VoltagePerformanceofNCM523||GraphiteLithiumIonCellsafterEliminationofEthyleneCarbonateSolventfromConventionalElectrolyte.Adv.EnergyMater.2021.DOI:10.1002/aenm.202003738
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Adv.Sci.:高效聚合物固态电解质界面助力致密锂沉积
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锂金属负极的工业应用要求活性锂与电解质之间具有较少的副反应 , 这就要求电解质诱导的固态电解质界面具有可持续性 。
基于此 , 浙江大学陆盈盈通过稀释基于二氟硼酸锂(LiDFOB)的高浓度电解液体系 , 发现聚集的LiDFOB盐的氧化行为对固态电解质界面(SEI)的形成和锂的可逆性有很大影响 。 在Cu/NCM811全电池(而非Li/Cu结构)的工作电压窗口下 , 随着盐浓度的增加 , 可以观察到含有聚醚/配位硼酸盐的固态电解质界面 , 其内部为Li2O , 这可以归因于聚集的缺电子硼酸盐物种和富电子醇盐SEI组分之间的反应 。 锂的高可逆性(99.34%)和接近理论的锂沉积使得NCM811/Li电池(N/P<2 , 350Whkg-1)在4.6V高电压和贫电解液条件下(E/C≈3.2gAh-1)实现稳定循环 。
High-EfficacyandPolymericSolid-ElectrolyteInterphaseforCloselyPackedLiElectrodeposition.Adv.Sci.2021.DOI:10.1002/advs.202003240
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Adv.Mater.:在合金聚合物复合电解质中构建富锂人工SEI实现全固态锂金属电池的高离子电导率
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近日 , 华南理工大学朱敏、胡仁宗为获得固态电解质的高离子导电性 , 通过添加锂基合金 , 在聚合物基聚(环氧乙烷)-双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂复合固态电解质(简称PEOm)中构建了约60nm厚的人工富锂界面层 。 高分辨透射电子显微镜和电子能谱显示 , 在锂基合金颗粒周围形成了具有非晶态特征的人工界面层 , 锂在界面层上呈梯度分布 。 电化学分析和理论模拟表明 , 界面层为PEOm-Li21Si5复合固态电解质提供了快速的离子传输路径 , 对获得高而稳定的离子电导率起着关键作用 。 PEOm-5%Li21Si5复合电解质在30℃时的离子电导率为3.9×10-5Scm-1 , 在45℃时的离子电导率为5.6×10-4Scm-1 。 LiFePO4-PEOm-5%Li21Si5-Li全固态电池在0.2C和30°C下 , 循环100圈后可保持129.2mAhg-1的稳定容量 , 在0.5C和45°C下循环200次后可保持111.3mAhg-1的稳定容量 , 表明其具有优异的循环稳定性和高倍率性能 。
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