我国研究人员开宣布耐高压电解液 用于超高压锂金属电池

据外媒报导，我国研究人员开宣布一种用于超高压锂金属电池的耐高压HV电解液。据悉，Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)电池可在零下30℃至70℃的宽作业温度范围内作业，且分别在4.7 V和4.8 V的超高截止电压下循环160次和100次后，新电解质的循环后容量坚持率分别为95.1%和85.7%。

具有薄(50 μm)锂金属阳极和贫电解质的Li||NCM811电池在150次循环后容量坚持率为89.2%，因而在高能量密度电池的实践使用中具有很高的潜力。

跟着电动汽车、储能和便携式电子产品对高能量密度(≥350 Wh kg-1)可充电电池的需求不断添加，开发新式电化学体系关于战胜商用锂离子电池(LIBs)的缺点十分有必要，虽然极具应战。因为能量密度与比容量和作业电位高度相关，因而添加电极容量和/或进步作业电压是取得具有更高能量密度的可充电电池的最有期望的战略。

在阳极方面，锂金属具有超高比容量(3860 mAh g-1)和超低氧化复原电位(-3.04 V vs规范氢电极)，是代替商业石墨(372 mAh g-1)的抱负阳极之一。在阴极方面，经过进步干流阴极资料(如LiNixCoyMnzO2，x+y+z=1)的截止电压(> 4.5 V)，以及开发新式资料，如富锂层氧化物和具有改善容量(> 250 mAh g-1)的高电压尖晶石氧化物，均可明显进步能量密度。

但是，与开发新式资料比较，进步商用阴极的截止电压更简单且更有用。因而，开发高压锂金属电池(LMB)近来引发了广阔重视。但是，商用碳酸亚乙酯(EC)基电解质与超高压下的阴极和锂金属阳极的相容性较差。

例如，跟着镍含量的添加，富镍层氧化物(如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811))表现出更严峻的结构不安稳性，包含过渡金属溶解、相变和离子混合，尤其是在超高电压下。高压下阴极外表的腐蚀性Ni4+与EC基电解质发生反响，导致阴极-电解质界面(CEI)变得不安稳和发生过度生长，然后导致阴极功能稳步下降。 一起，根据EC的电解质简单在锂金属上被复原，导致构成不均匀且不安稳的固体电解质界面(SEI)，然后导致锂枝晶的构成、容量衰减和低库仑功率(CE)。

研究人员的HV电解质由1 M LiPF6在氟亚乙基碳酸酯(FEC)和双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(BTC)的混合物中组成，由商用EC基电解质中的溶剂氟化发生。

与根底电解质(1M LiPF6在EC和碳酸二乙酯(DEC)的混合物中)比较，HV电解质对阴极表现出更好的氧化安稳性，与锂金属阳极的相容性更好，并且在高压LMB中具有优异的电化学动力学。HV电解质中的溶剂很简单在锂金属负极上被复原，构成富含LiF的SEI，然后按捺锂枝晶的构成。。

该HV电解液不易燃，因而可确保在高温下的安稳性和实践使用中的安全性。