吉林快三计划软件下载:Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

  • 2018-07-13 14:41
  • 来源:新能源前线

摘要:不易燃的电解液可以从根本上消除着火危险并提高电池安全性,但是由于负极表面的强催化活性,它们与负极材料,尤其是石墨负极的相容性仍然是一个障碍。

吉林快三最新走势图表 www.c20ng.cn 电车资源讯:

【引言】

不易燃电解液可以从根本上消除着火危险并提高电池安全性,但是由于负极表面的强催化活性,它们与负极材料,尤其是石墨负极的相容性仍然是一个障碍。在过去几年中,已经开发了几种策略来缓解传统电解质的安全性问题,包括使用电压敏感和温度敏感的隔膜,过充电?;ぬ砑蛹?具有正温度系数的材料和固体电解质等。 然而,对于实际应用,开发阻燃剂或不易燃电解质仍然是首当其冲的。已经研究了离子液体,氟代醚和有机硅化合物作为锂离子电池的非易燃溶剂,然而磷酸三甲酯(TMP),磷酸三乙酯(TEP),膦酸二甲酯(DMMP)和乙基膦酸二乙酯(DEEP)等在内的低分子量磷酸盐是一类有前景的非易燃溶剂, 主要是因为它们不但具有与碳酸盐(一种有效且常见的锂离子电池电解液,但高度易燃)相似的物理和化学性质,且具有宽的操作温度范围,良好的Li盐溶解性,低粘度和宽电化学稳定性窗口。然而,有机磷酸酯不能形成稳定的固体电解质中间相(SEI)膜和持续的还原分解,导致层状石墨电极的剥落。

【成果简介】

近日,武汉大学曹余良教授联合美国西北太平洋国家实验室刘俊教授报道了一种通过调节Li盐与溶剂的摩尔比来改善非易燃磷酸盐电解液稳定性的方法,提出盐与溶剂的摩尔比相比电解液的摩尔浓度反而是构建高稳型的电极-电解液界面的关键。研究表明,在高盐-溶剂摩尔比(1:2)下,溶剂分子主要与Li+离子进行配位,它有效地抑制了不可燃磷酸盐电解液与石墨或锂金属阳极的反应。在商用18650锂离子电池中,含有添加剂的非燃电解质(1:2 LiFSI-TEP)具有与碳酸盐电解质相当的电化学性能,且安全性能显著提高。在Li-Cu半电池中实现了非枝晶状Li沉积/剥离,库仑效率> 99%。相关研究成果“Non-flammable electrolytes with high salt-to-solvent ratios for Li-ion and Li-metal batteries”为题发表在Nature Energy上。

【图文导读】

图一 石墨阳极的电化学性能

Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

(a)LiFSI-TEP电解液中石墨电极在盐溶剂MR为1:5,1:3和1:2时的循环伏安曲线

(b)在LiFSI-TEP电解液中以不同的MR FEC-LiBOB复合添加剂在20mA g-1的特定电流循环下石墨电极的初始充放电曲线

(c)石墨电极在LiFSI-TEP电解液中以不同比例MR FEC-LiBOB复合添加剂的循环性能

(d)石墨电极在LiFSI-TEP电解液中以不同比例MR FEC-LiBOB复合添加剂的库伦效率

图二 LiCoO2阴极和18650电池的电化学行为

Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

(a)扫描速率为0.1 mV s-1的初始充放电曲线(插图为循环伏安曲线)

(b)LiCoO2电极在LiFSI-TEP电解液中循环的循环性能,其中FEC-LiBOB复合添加剂在20mA g-1的电流下循环

(c,e)使用1:2 LiFSI-TEP + FEC-LiBOB电解液的初始充放电曲线(c),循环性能(d),倍率性能(e)。

(f)使用1:2 LiFSI-TEP + FEC-LiBOB电解液(中间)和商业碳酸盐电解液(1.0M LiPF6 / EC:DEC:EMC = 1:1:1(体积))(底部)对18650电池进行钉穿透试验。

图三 Li金属镀层的光学和SEM图像,以及Li金属镀层和Cu基板上的剥离的电化学性能

Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

(a, b)SEM和在1:2(a)和1:5LiFSI-TEP电解液中在Cu基底上镀Li-金属的光学图像(插图)

(c)在1:2, 1:3和1:5的LiFSI-TEP电解质中,在0.1mA cm -2的电流密度和10小时的沉积时间下,在Cu衬底上的Li金属电镀/剥离的初始充电-放电曲线

(d)在初始循环期间电流密度为0.1mA cm-2的1:2 LiFSI-TEP电解液中的Li-Cu电池的Cu基板上的Li金属电镀/剥离的循环性能

图四 LiFSI-TEP电解液的拉曼分析

Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

(a)LiFSI-TEP电解液在1,175至1,425cm-1区域的拉曼光谱

(b)具有各种MR的LiFSI-TEP电解液中的拉曼强度Isolv / [TEP]与Ifree / [TEP]的关系

(c)来自拉曼光谱的不同MR电解液中的溶剂化数(a)

图五 结构的表征

Nature Energy:用于安全锂离子和锂金属电池的高盐溶比不易燃电解液

(a)在25℃下具有不同MR的LiFSI-TEP电解液中的原子核和化学位移变化

(b)在25℃下具有不同MR的LiFSI-TEP电解液中的自扩散系数

(c,d)(c)和两个TEP和FSI-双齿配置(d),分别代表低盐和高盐溶剂MR下可能的局部溶液结构。

【小结】

研究证明,由于游离溶剂分子的耗尽以形成稳定的Li离子络合物,电解液中的盐与溶剂比在抑制溶剂的反应性中起关键作用,这可为降低盐浓度寻找高稳定非燃电解液提供了可能。具有高MR的非易燃磷酸盐电解液有效地抑制磷酸盐分解,这使得石墨和Li金属阳极高度可逆的电化学反应成为可能。使用不可燃的LiFSI-TEP电解液(MR = 1:2或2.2 mol l-1)构建的18650电池显示出与常规碳酸盐电解液相当的电化学性能,但具有增强的安全性能。且不易燃的电解液与Li金属阳极相容,其表现出高循环库仑效率和稳定的电化学电镀/剥离。

文献链接:“Non-flammable electrolytes with high salt-to-solvent ratios for Li-ion and Li-metal batteries”(Nat. Energy. DOI.org/10.1038/s41560-018-0196-y)


2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛火热招商中!

2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛将于7月20日-21日在深圳坪山召开,本届论坛邀请来自新能源汽车行业专业机构、高校、科研院所、检测机构的专家及主机厂技术总工、零配件企业技术负责人等共同探讨“政策解读、整车测评、关键零部件测评”话题。且为应对全球化趋势,论坛针对“新能源出口认证”邀请了国际知名认证公司和机构共同探讨国际汽车市场的发展趋势、解读国际汽车市场标准法规、研讨规避技术壁垒的措施,增强企业的国际竞争力。诚邀产业链各方人士,共商新能源汽车发展大计!联系电话:0755-22917542(刘俏美)。点击进入快速报名通道>>> 



电车资源微信二维码

扫一扫,关注 吉林快三最新走势图表 微信公众号,更方便获知每日精彩推荐

网友评论文明上网理性发言,请遵守评论服务协议
账号登录注册后参与评论

技术文章 5分钟快充!新型改性石墨材料助力超级快充!

为了解决石墨负极动力学条件差的问题,近日韩国汉阳大学的Dae Sik Kim(第一作者)和Hansu Kim(通讯作者)等人通过在石墨表面包覆一层无定形Al2O3的方法显著提升了石墨材料的快充能力。
关键字: 快充 电动汽车
2019-03-22

技术文章 电流检测技术综述

电流检测的技术在工业发展的推动下日臻完善,然而并不是传统的方案就不可取,在不同的应用环境下还是有一席用武之地。电流检测之后通常被用来执行测量“多大”电流和当电流“过大”时动作判断的两个基本功能。
关键字: 电流检测 性能测量
2019-03-19

技术文章 Ni已经到了0.9,继续提高电池正极材料容量,路在何方?

随着动力电池能量密度的不断提升,传统的三元材料NCM622逐渐无法满足高能量密度动力电池的设计需求。
关键字: 动力电池 三元
2019-03-11

技术文章 电动汽车电池及IGBT芯片热管理解析

未来几年,新能源汽车市场有望进一步实现爆炸式增长,这对相关技术及部件的发展带来新的空间与挑战,如热管理系统。
关键字: 电动汽车 电池
2019-03-06

技术文章 蔚来新电池热管理专利曝光 各种方式给电池“降温”

据外媒报道,中国电动汽车制造商蔚来(NIO)正努力进军美国,并且在研发可能在美国出售的下一代汽车,因此,该公司在努力解决电池发热问题。
关键字: 蔚来 动力电池
2019-03-05
电车资源2019年活动排期
  • 周排行
  • 月排行
关闭
东风俊风纯电动物流车秒杀
  • 包车司机借口“学炒股”敲开门 抢钱后杀人抛尸 2019-03-23
  • 探访南方古丝路 跟着郑和下南洋 春城壹网 七彩云南 一网天下 2019-03-23
  • 林地旅行地中国国家地理网 2019-03-17
  • 其实,生产力发展了,社会财富丰富了,把小萌们养起来也不是什么问题……但你们不能被养着还养出脾气来还妄图对真正的劳动者指手画脚! 2019-02-27
  • 美钢铝关税政策引发各界忧虑 2019-02-16
  • 湖州唤醒“沉睡”的土地 2019-02-16
  • 上合组织安全合作取得重要成果 2019-02-13
  • 帧率-热门标签-华商网数码 2019-02-09
  • 5G标准出炉明年有望商用 跨国企业将给中企缴专利费  2019-02-09
  • 习近平为传统文化“代言” 2019-01-30
  • 违法和不良信息举报受理和处置管理办法 2019-01-30
  • 达索系统3D体验高峰论坛暨广州智能制造大会召开 2019-01-28
  • [微笑]咱建议进一步提高挂号费标准,最起码也得200元起步…… 2019-01-18
  • 无惧台风“艾云尼” T 2019-01-18
  • 人家80年前就造航母,我们现在才造航母,基础不一样。 2019-01-13
  • 556| 536| 279| 516| 659| 265| 660| 731| 95| 5|