Building better batteries
1
2008
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
Controllable cathode-electrolyte interface of Li[Ni0.8 Co0.1 Mn0.1 ]O2 for lithium ion batteries: A review
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2019
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
... [2 ].然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
Electrochemical energy storage for green grid
1
2011
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
Nickel-rich layered cathode materials for automotive lithium-ion batteries: Achievements and perspectives
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2016
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
Narrowing the gap between theoretical and practical capacities in Li-ion layered oxide cathode materials
1
2017
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
Identifying and addressing critical challenges of high-voltage layered ternary oxide cathode materials
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2019
... 目前,锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车及智能电网等领域具有广阔的应用前景[1 ,2 ,3 ] .现有的正极材料中,层状三元材料LiNix Coy Mn1- x - y O2 (以下简称NCM)和LiNix Coy Al1- x - y O2 (以下简称NCA)具有较高的比容量和工作电压平台及良好的倍率性能,在电动汽车领域占据重要地位[2 ] .然而,目前的电动汽车快速的发展对电池能量密度提出了更高的要求[4 ] .提高三元材料的操作电压(> 4.3 V)可以使Co3+ 氧化为Co4+ ,释放更多的容量[5 ] ,且能量密度=电压× 比容量[6 ] ,因此,高工作电压极大地提升了三元锂离子电池的能量密度,从而满足电动汽车的续航里程需求.但目前国内NCA正极材料的生产技术并不成熟,故本综述主要对高工作电压下NCM电池进行探讨. ...
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
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6 ]
Summary of the high performance solid/gel polymer electrolyte reported by Chen and Cui et al[6 ] Fig.6 ![]()
6 离子液体 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
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6 ]
Fig.6 ![]()
6 离子液体 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
Progress and future prospects of high-voltage and high-safety electrolytes in advanced lithium batteries: from liquid to solid electrolytes
1
2018
... 传统碳酸酯电解液电化学窗口较窄(<4.3 V vs. Li+ /Li)[7 ] ,电压升高后,一方面电解液自身会发生分解;另一方面正极与电解液之间的副反应加剧,NCM中过渡金属溶出,进一步使得电解液分解.由此产生大量气体,极易引发燃烧爆炸[8 ,9 ] .针对以上问题,本综述重点在于如何进行非水系高电压电解质的设计,从电解液在高电压下分解以及界面副反应的机理出发,总结了近年来三元正极材料锂离子电池在高电压溶剂、锂盐、添加剂方面的进展,以及固态电解质和离子液体在高电压NCM电池中的应用,最后对高电压电解质未来的发展方向提出展望. ...
Effect of electrolyte composition on rock salt surface degradation in NMC cathodes during high-voltage potentiostatic holds
1
2019
... 传统碳酸酯电解液电化学窗口较窄(<4.3 V vs. Li+ /Li)[7 ] ,电压升高后,一方面电解液自身会发生分解;另一方面正极与电解液之间的副反应加剧,NCM中过渡金属溶出,进一步使得电解液分解.由此产生大量气体,极易引发燃烧爆炸[8 ,9 ] .针对以上问题,本综述重点在于如何进行非水系高电压电解质的设计,从电解液在高电压下分解以及界面副反应的机理出发,总结了近年来三元正极材料锂离子电池在高电压溶剂、锂盐、添加剂方面的进展,以及固态电解质和离子液体在高电压NCM电池中的应用,最后对高电压电解质未来的发展方向提出展望. ...
Challenges facing lithium batteries and electrical double-layer capacitors
1
2012
... 传统碳酸酯电解液电化学窗口较窄(<4.3 V vs. Li+ /Li)[7 ] ,电压升高后,一方面电解液自身会发生分解;另一方面正极与电解液之间的副反应加剧,NCM中过渡金属溶出,进一步使得电解液分解.由此产生大量气体,极易引发燃烧爆炸[8 ,9 ] .针对以上问题,本综述重点在于如何进行非水系高电压电解质的设计,从电解液在高电压下分解以及界面副反应的机理出发,总结了近年来三元正极材料锂离子电池在高电压溶剂、锂盐、添加剂方面的进展,以及固态电解质和离子液体在高电压NCM电池中的应用,最后对高电压电解质未来的发展方向提出展望. ...
Challenges for rechargeable Li batteries
1
2010
... 前线轨道理论认为在分子中,最高占据轨道(highest occupied molecular orbital,HOMO)上的电子能量在所有的占轨道中最高,容易发生亲电反应;而最低未占轨道(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)在所有的未占轨道中能量最低,容易接受电子发生亲核反应.HOMO和LUMO是电解液的窗口,为了维持电解液的热力学稳定,需要将其电极电势控制在此窗口内[10 ] .对于高电压电解液,电解液组分的HOMO能量应该尽可能低[11 ] .因而,由溶剂分子得到或失去电子的能力可以判定溶剂的稳定性,根据前线轨道理论与物质电化学稳定性的关系,通过计算、比较不同化合物的能量大小,可以从理论上确定合适的溶剂和添加剂[12 ] . ...
Electrochemical windows of sulfone-based electrolytes for high-voltage Li-ion batteries
1
2011
... 前线轨道理论认为在分子中,最高占据轨道(highest occupied molecular orbital,HOMO)上的电子能量在所有的占轨道中最高,容易发生亲电反应;而最低未占轨道(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)在所有的未占轨道中能量最低,容易接受电子发生亲核反应.HOMO和LUMO是电解液的窗口,为了维持电解液的热力学稳定,需要将其电极电势控制在此窗口内[10 ] .对于高电压电解液,电解液组分的HOMO能量应该尽可能低[11 ] .因而,由溶剂分子得到或失去电子的能力可以判定溶剂的稳定性,根据前线轨道理论与物质电化学稳定性的关系,通过计算、比较不同化合物的能量大小,可以从理论上确定合适的溶剂和添加剂[12 ] . ...
Recent advances in the electrolytes for interfacial stability of high-voltage cathodes in lithium-ion batteries
1
2015
... 前线轨道理论认为在分子中,最高占据轨道(highest occupied molecular orbital,HOMO)上的电子能量在所有的占轨道中最高,容易发生亲电反应;而最低未占轨道(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)在所有的未占轨道中能量最低,容易接受电子发生亲核反应.HOMO和LUMO是电解液的窗口,为了维持电解液的热力学稳定,需要将其电极电势控制在此窗口内[10 ] .对于高电压电解液,电解液组分的HOMO能量应该尽可能低[11 ] .因而,由溶剂分子得到或失去电子的能力可以判定溶剂的稳定性,根据前线轨道理论与物质电化学稳定性的关系,通过计算、比较不同化合物的能量大小,可以从理论上确定合适的溶剂和添加剂[12 ] . ...
Contagious degradation of a chemically active surface on the cathodes of lithium-ion batteries
1
2018
... 一般认为,NMC化合物中Ni、Co、Mn的主要氧化态分别为+2、+3、+4价,同时存在少量Ni3+ 、Mn3+ 离子.充电过程中,NCM中发生Ni2+ →Ni3+ 、Ni3+ →Ni4+ 反应,随后Ni4+ 与电解质发生氧化还原反应,电解质被氧化形成正极固体电解质界面(CEI).CEI层的形成在大多数情况下会消耗电解质而导致功率衰减、容量衰减、高阻抗、低库仑效率、气体析出等多种问题[13 ] .同时,CEI层又可以阻碍电极与电解液之间发生电子转移反应,有效地抑制电解液/电极的界面反应,对提高正极材料的表面稳定性起着重要作用[14 ] .因此,通过在电解液中加入功能添加剂,经电化学反应在正极材料表面生长合适的人工CEI层,避免正极与电解液进一步接触,从而提高界面稳定性[15 ] . ...
Extending the battery life using an Al-doped Li[Ni0.76 Co0.09 Mn0.15 ]O2 cathode with concentration gradients for lithium ion batteries
1
2017
... 一般认为,NMC化合物中Ni、Co、Mn的主要氧化态分别为+2、+3、+4价,同时存在少量Ni3+ 、Mn3+ 离子.充电过程中,NCM中发生Ni2+ →Ni3+ 、Ni3+ →Ni4+ 反应,随后Ni4+ 与电解质发生氧化还原反应,电解质被氧化形成正极固体电解质界面(CEI).CEI层的形成在大多数情况下会消耗电解质而导致功率衰减、容量衰减、高阻抗、低库仑效率、气体析出等多种问题[13 ] .同时,CEI层又可以阻碍电极与电解液之间发生电子转移反应,有效地抑制电解液/电极的界面反应,对提高正极材料的表面稳定性起着重要作用[14 ] .因此,通过在电解液中加入功能添加剂,经电化学反应在正极材料表面生长合适的人工CEI层,避免正极与电解液进一步接触,从而提高界面稳定性[15 ] . ...
Sulfonate-immobilized artificial cathode electrolyte interphases layer on Ni-rich cathode
1
2017
... 一般认为,NMC化合物中Ni、Co、Mn的主要氧化态分别为+2、+3、+4价,同时存在少量Ni3+ 、Mn3+ 离子.充电过程中,NCM中发生Ni2+ →Ni3+ 、Ni3+ →Ni4+ 反应,随后Ni4+ 与电解质发生氧化还原反应,电解质被氧化形成正极固体电解质界面(CEI).CEI层的形成在大多数情况下会消耗电解质而导致功率衰减、容量衰减、高阻抗、低库仑效率、气体析出等多种问题[13 ] .同时,CEI层又可以阻碍电极与电解液之间发生电子转移反应,有效地抑制电解液/电极的界面反应,对提高正极材料的表面稳定性起着重要作用[14 ] .因此,通过在电解液中加入功能添加剂,经电化学反应在正极材料表面生长合适的人工CEI层,避免正极与电解液进一步接触,从而提高界面稳定性[15 ] . ...
Operando investigation into dynamic evolution of cathode-electrolyte interfaces in a Li-ion battery
1
2019
... 大多数锂离子电池的CEI的组成和性能与电势关系密切,在反复的充放电过程中不断发生变化,难以确定其组成和含量[16 ] .Liu等[17 ] 通过设计增强拉曼光谱(SERS)活性纳米粒子的单层组装,研究了无黏结剂LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 (NCM111)电极的CEI动态变化过程,在实验中观察到CEI中含有酯链和醚链.Li等[18 ] 通过对富镍层状锂过渡金属氧化物模型材料进行三维化学和成像分析,描述了正极在普通非水电解质中的动态行为,绘制电池运行过程中复杂的电极-电解质界面化学和结构演化的示意图,如图1 所示.研究指出CEI中的部分物质在约4.5 V的高氧化环境下会分解,活性物质的溶解加剧,而在4.5V的反复循环过程中,CEI趋于稳定,并在一定程度上抑制表面颗粒溶出和结构重构.在100圈循环后仍在LiNi0.7 Co0.15 Mn0.15 O2 表面检测到MFn 、LiF、RCFx 、C2 HO– 等,证明这些组分能够在一定程度下耐受4.5 V高电压. ...
Dynamic evolution of cathode electrolyte interface of LiNi0.6 Co0.2 Mn0.2 O2 during the initial charge-discharge process
1
2019
... 大多数锂离子电池的CEI的组成和性能与电势关系密切,在反复的充放电过程中不断发生变化,难以确定其组成和含量[16 ] .Liu等[17 ] 通过设计增强拉曼光谱(SERS)活性纳米粒子的单层组装,研究了无黏结剂LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 (NCM111)电极的CEI动态变化过程,在实验中观察到CEI中含有酯链和醚链.Li等[18 ] 通过对富镍层状锂过渡金属氧化物模型材料进行三维化学和成像分析,描述了正极在普通非水电解质中的动态行为,绘制电池运行过程中复杂的电极-电解质界面化学和结构演化的示意图,如图1 所示.研究指出CEI中的部分物质在约4.5 V的高氧化环境下会分解,活性物质的溶解加剧,而在4.5V的反复循环过程中,CEI趋于稳定,并在一定程度上抑制表面颗粒溶出和结构重构.在100圈循环后仍在LiNi0.7 Co0.15 Mn0.15 O2 表面检测到MFn 、LiF、RCFx 、C2 HO– 等,证明这些组分能够在一定程度下耐受4.5 V高电压. ...
Dynamic behaviour of interphases and its implication on high-energy-density cathode materials in lithium-ion batteries
3
2017
... 大多数锂离子电池的CEI的组成和性能与电势关系密切,在反复的充放电过程中不断发生变化,难以确定其组成和含量[16 ] .Liu等[17 ] 通过设计增强拉曼光谱(SERS)活性纳米粒子的单层组装,研究了无黏结剂LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 (NCM111)电极的CEI动态变化过程,在实验中观察到CEI中含有酯链和醚链.Li等[18 ] 通过对富镍层状锂过渡金属氧化物模型材料进行三维化学和成像分析,描述了正极在普通非水电解质中的动态行为,绘制电池运行过程中复杂的电极-电解质界面化学和结构演化的示意图,如图1 所示.研究指出CEI中的部分物质在约4.5 V的高氧化环境下会分解,活性物质的溶解加剧,而在4.5V的反复循环过程中,CEI趋于稳定,并在一定程度上抑制表面颗粒溶出和结构重构.在100圈循环后仍在LiNi0.7 Co0.15 Mn0.15 O2 表面检测到MFn 、LiF、RCFx 、C2 HO– 等,证明这些组分能够在一定程度下耐受4.5 V高电压. ...
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18 ]
Schematic diagram of the chemistry and structural evolution of the electrode-electrolyte interface[18 ] Fig.1 ![]()
与负极不同,正极组成更加复杂,导致CEI的组分更加复杂且随循环动态演化,并且导电碳也会影响CEI组分,所以目前的表征手段一般只监测了其电化学反应开始后的厚度变化,进一步需要有效的原位表征手段探究其不同组分在高电压下的变化过程. ...
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18 ]
Fig.1 ![]()
与负极不同,正极组成更加复杂,导致CEI的组分更加复杂且随循环动态演化,并且导电碳也会影响CEI组分,所以目前的表征手段一般只监测了其电化学反应开始后的厚度变化,进一步需要有效的原位表征手段探究其不同组分在高电压下的变化过程. ...
Interfacial origin of performance improvement and fade for 4.6 V LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 battery cathodes
1
2014
... 基于理论计算并结合对界面反应机理的理解,可以有效研究、设计电解液.电解液一般由溶剂、锂盐、添加剂构成,传统用于NCM的电解液大多包含大量的碳酸酯基溶剂,如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)以及碳酸二甲酯(DMC),它们的离解能力高、离子导电性好并且能在石墨负极上形成合适的固体电解质界面(SEI)层,被广泛用作溶剂,可以在4.3 V(vs. Li/Li+ )以下的锂离子电池中正常工作.然而当电压增至4.6 V(vs. Li/Li+ )以上后,电解液将会持续分解,并面临各种安全性和稳定性威胁[19 ] , 因而急需研发适用于高电压锂离子电池的电解液溶剂.近年来,研究人员相继开发了砜类、腈类、氟代碳酸脂等适用于高电压下的新型溶剂. ...
Deciphering the interface of a high-voltage (5 V‐class) Li-ion battery containing additive-assisted sulfolane-based electrolyte
1
2019
... 砜类溶剂包括环状砜和线性砜.与传统溶剂相比,砜类溶剂具有更高的介电常数(ε =43.4),更宽的电化学窗口(>5 V,vs. Li/Li+ )[20 ] .但是,大多数砜基电解液的黏度很高,需要与其他具有低熔点和低黏度的溶剂混合使用才能构成实际可用的电解液体系[21 ] .Wu等[22 ] 结合理论量子化学计算和电化学表征,研究二甲基亚硫酸盐(DMS)、二乙基亚硫酸盐(DES)作为助溶剂在环丁砜(TMS)上的应用,讨论了助溶剂对电解液黏度和导电率的影响,结果表明,TMS/DMS和TMS/DES能有效改善电解液的电化学性能. ...
Ethyl methyl sulfone-based electrolytes for lithium ion battery applications
1
2017
... 砜类溶剂包括环状砜和线性砜.与传统溶剂相比,砜类溶剂具有更高的介电常数(ε =43.4),更宽的电化学窗口(>5 V,vs. Li/Li+ )[20 ] .但是,大多数砜基电解液的黏度很高,需要与其他具有低熔点和低黏度的溶剂混合使用才能构成实际可用的电解液体系[21 ] .Wu等[22 ] 结合理论量子化学计算和电化学表征,研究二甲基亚硫酸盐(DMS)、二乙基亚硫酸盐(DES)作为助溶剂在环丁砜(TMS)上的应用,讨论了助溶剂对电解液黏度和导电率的影响,结果表明,TMS/DMS和TMS/DES能有效改善电解液的电化学性能. ...
Toward 5 V Li-ion batteries: Quantum chemical calculation and electrochemical characterization of sulfone-based high-voltage electrolytes
1
2015
... 砜类溶剂包括环状砜和线性砜.与传统溶剂相比,砜类溶剂具有更高的介电常数(ε =43.4),更宽的电化学窗口(>5 V,vs. Li/Li+ )[20 ] .但是,大多数砜基电解液的黏度很高,需要与其他具有低熔点和低黏度的溶剂混合使用才能构成实际可用的电解液体系[21 ] .Wu等[22 ] 结合理论量子化学计算和电化学表征,研究二甲基亚硫酸盐(DMS)、二乙基亚硫酸盐(DES)作为助溶剂在环丁砜(TMS)上的应用,讨论了助溶剂对电解液黏度和导电率的影响,结果表明,TMS/DMS和TMS/DES能有效改善电解液的电化学性能. ...
Nitrile functionalized disiloxanes with dissolved LiTFSI as lithium ion electrolytes with high thermal and electrochemical stability
1
2015
... 腈类溶剂具有较高的燃点和闪点,表现出良好的热稳定性和耐氧化能力,可以减轻电解质溶液的易燃性.乙腈作为电解液溶剂,其离子电导率较高,电压较高下具有很好的电化学稳定性,但由于其沸点较低、毒性较大,不能替代传统的电解液溶剂[23 ] .较短的二腈烷比较长的二腈烷有更高的电导率,因为后者的黏度更高,介电常数更低,短链烷烃二腈(如己二腈和二腈)比长链烷烃二腈(如癸二腈和亚二腈)具有更高的容量,而长链烷烃二腈和亚二腈具有类似的容量衰减[24 ] . ...
Electrolyte formulations based on dinitrile solvents for high voltage Li-ion batteries
1
2013
... 腈类溶剂具有较高的燃点和闪点,表现出良好的热稳定性和耐氧化能力,可以减轻电解质溶液的易燃性.乙腈作为电解液溶剂,其离子电导率较高,电压较高下具有很好的电化学稳定性,但由于其沸点较低、毒性较大,不能替代传统的电解液溶剂[23 ] .较短的二腈烷比较长的二腈烷有更高的电导率,因为后者的黏度更高,介电常数更低,短链烷烃二腈(如己二腈和二腈)比长链烷烃二腈(如癸二腈和亚二腈)具有更高的容量,而长链烷烃二腈和亚二腈具有类似的容量衰减[24 ] . ...
Dinitrile compound containing ethylene oxide moiety with enhanced solubility of lithium salts as electrolyte solvent for high-voltage lithium-ion batteries
1
2014
... 然而,腈类溶剂与石墨阳极的不相容性限制了其应用,因为在低电势下腈基很容易被还原,而且还原产物不能形成稳定的界面层[25 ] .Zhang等[26 ] 通过使用丁二腈(SN)和碳酸氟代亚乙酯(FEC)同时用作溶剂,调控电极/电解质界面,大大延长LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 (NCM523)在4.7 V高电压下的循环寿命和速率性能,显著改善腈类电解液与电极的兼容性.部分腈类还可以作为电解液添加剂使用,Lee等[27 ] 将1%(质量分数)的己二腈(C6 H8 N2 )加入基准电解液中作为一种新型双功能添加剂,在锂负极上产生导电且坚固的界面层,同时,Ni4+ 与C6 H8 N2 中的腈基之间的强配位可减少电解质与富镍正极表面之间的副反应,有效地提高锂金属负极和高镍NCM正极表面的界面稳定性,从而提升Li/全浓度梯度Li[Ni0.73 Co0.10 Mn0.15 Al0.02 ]O2 电池的容量保持率和倍率性能. ...
Enhancing the high voltage interface compatibility of LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 in the succinonitrile-based electrolyte
1
2019
... 然而,腈类溶剂与石墨阳极的不相容性限制了其应用,因为在低电势下腈基很容易被还原,而且还原产物不能形成稳定的界面层[25 ] .Zhang等[26 ] 通过使用丁二腈(SN)和碳酸氟代亚乙酯(FEC)同时用作溶剂,调控电极/电解质界面,大大延长LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 (NCM523)在4.7 V高电压下的循环寿命和速率性能,显著改善腈类电解液与电极的兼容性.部分腈类还可以作为电解液添加剂使用,Lee等[27 ] 将1%(质量分数)的己二腈(C6 H8 N2 )加入基准电解液中作为一种新型双功能添加剂,在锂负极上产生导电且坚固的界面层,同时,Ni4+ 与C6 H8 N2 中的腈基之间的强配位可减少电解质与富镍正极表面之间的副反应,有效地提高锂金属负极和高镍NCM正极表面的界面稳定性,从而提升Li/全浓度梯度Li[Ni0.73 Co0.10 Mn0.15 Al0.02 ]O2 电池的容量保持率和倍率性能. ...
Adiponitrile (C6 H8 N2 ): A new bi-functional additive for high-performance Li-metal batteries
1
2019
... 然而,腈类溶剂与石墨阳极的不相容性限制了其应用,因为在低电势下腈基很容易被还原,而且还原产物不能形成稳定的界面层[25 ] .Zhang等[26 ] 通过使用丁二腈(SN)和碳酸氟代亚乙酯(FEC)同时用作溶剂,调控电极/电解质界面,大大延长LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 (NCM523)在4.7 V高电压下的循环寿命和速率性能,显著改善腈类电解液与电极的兼容性.部分腈类还可以作为电解液添加剂使用,Lee等[27 ] 将1%(质量分数)的己二腈(C6 H8 N2 )加入基准电解液中作为一种新型双功能添加剂,在锂负极上产生导电且坚固的界面层,同时,Ni4+ 与C6 H8 N2 中的腈基之间的强配位可减少电解质与富镍正极表面之间的副反应,有效地提高锂金属负极和高镍NCM正极表面的界面稳定性,从而提升Li/全浓度梯度Li[Ni0.73 Co0.10 Mn0.15 Al0.02 ]O2 电池的容量保持率和倍率性能. ...
Fluorinated electrolytes for 5 V lithium-ion battery chemistry
1
2013
... 由于氟是强吸电子原子,用氟取代碳酸根和羧酸酯中的氢可以降低它们的HOMO能级,使其具有更高的抗氧化能力[28 ] ,因而氟代碳酸盐可以作为很好的高稳定性、高导电性、与石墨电极具有良好相容性的高压电解液[29 ] . ...
Fluorinated solvents for high-voltage electrolyte in lithium-ion battery
1
2017
... 由于氟是强吸电子原子,用氟取代碳酸根和羧酸酯中的氢可以降低它们的HOMO能级,使其具有更高的抗氧化能力[28 ] ,因而氟代碳酸盐可以作为很好的高稳定性、高导电性、与石墨电极具有良好相容性的高压电解液[29 ] . ...
High voltage LiNi0.5 Mn0.3 Co0.2 O2 /graphite cell cycled at 4.6 V with a FEC/HFDEC-based electrolyte
1
2017
... 基于量子化学模拟,He等[30 ] 开发了一个新的氟电解质配方,1.0 mol/LLiPF6 +氟代碳酸乙烯酯(FEC)/二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(HFDEC)+ 1.0%二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)添加剂.与非氟化电解质相比,当采用更高的截止电压(4.6 V)时,NCMC523/石墨电池在新型氟化电解质中的库仑效率和容量保持能力有了很大的提高. ...
All-temperature batteries enabled by fluorinated electrolytes with non-polar solvents
1
2019
... Fan等[31 ] 基于低挥发性、低可燃性的氟代碳酸酯电解质,通过向低挥发性、低可燃性的氟代碳酸酯电解质中添加含氟的非极性1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(D2)与甲基九氟丁醚(M3),削弱了溶剂间相互作用力,不仅降低了电解液的可燃性,且使得LiNi0.8 Co0.15 Al0.05 O2 在-95~+70 ℃之间获得>99.9%的库仑效率. ...
Electrolytes and interphases in Li-ion batteries and beyond
1
2014
... 目前商业上最成功的锂盐是LiPF6 ,因为它均衡了各项性能,如良好的解离度、溶解性、离子电导率以及能够钝化铝箔等.但它在痕量水存在的情况下会与水反应生成HF侵蚀正极,此外它在80 ℃即发生分解[32 ] .LiPF6 较差的化学稳定性和热稳定性限制了其在高电压三元锂离子电池中的应用,故对于新的替代锂盐的寻找从未停止.其中被深入研究的有双草酸硼酸锂(LiBOB),二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等[33 ,34 ,35 ] .但在实际应用中,除了成本限制,这些锂盐都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB较差的溶解性,LiFSI和LiTFSI较差的纯度和在高压下(4.0 V,vs. Li+ /Li)对铝箔严重腐蚀等等,所以一般作为添加剂(第4部分介绍)或将几种盐混合使用[36 ] . ...
Synergistic effect of blended components in nonaqueous electrolytes for lithium ion batteries
1
2017
... 目前商业上最成功的锂盐是LiPF6 ,因为它均衡了各项性能,如良好的解离度、溶解性、离子电导率以及能够钝化铝箔等.但它在痕量水存在的情况下会与水反应生成HF侵蚀正极,此外它在80 ℃即发生分解[32 ] .LiPF6 较差的化学稳定性和热稳定性限制了其在高电压三元锂离子电池中的应用,故对于新的替代锂盐的寻找从未停止.其中被深入研究的有双草酸硼酸锂(LiBOB),二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等[33 ,34 ,35 ] .但在实际应用中,除了成本限制,这些锂盐都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB较差的溶解性,LiFSI和LiTFSI较差的纯度和在高压下(4.0 V,vs. Li+ /Li)对铝箔严重腐蚀等等,所以一般作为添加剂(第4部分介绍)或将几种盐混合使用[36 ] . ...
An unique lithium salt for the improved electrolyte of Li-ion battery
1
2006
... 目前商业上最成功的锂盐是LiPF6 ,因为它均衡了各项性能,如良好的解离度、溶解性、离子电导率以及能够钝化铝箔等.但它在痕量水存在的情况下会与水反应生成HF侵蚀正极,此外它在80 ℃即发生分解[32 ] .LiPF6 较差的化学稳定性和热稳定性限制了其在高电压三元锂离子电池中的应用,故对于新的替代锂盐的寻找从未停止.其中被深入研究的有双草酸硼酸锂(LiBOB),二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等[33 ,34 ,35 ] .但在实际应用中,除了成本限制,这些锂盐都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB较差的溶解性,LiFSI和LiTFSI较差的纯度和在高压下(4.0 V,vs. Li+ /Li)对铝箔严重腐蚀等等,所以一般作为添加剂(第4部分介绍)或将几种盐混合使用[36 ] . ...
Tailoring electrolyte composition for LiBOB
2
2008
... 目前商业上最成功的锂盐是LiPF6 ,因为它均衡了各项性能,如良好的解离度、溶解性、离子电导率以及能够钝化铝箔等.但它在痕量水存在的情况下会与水反应生成HF侵蚀正极,此外它在80 ℃即发生分解[32 ] .LiPF6 较差的化学稳定性和热稳定性限制了其在高电压三元锂离子电池中的应用,故对于新的替代锂盐的寻找从未停止.其中被深入研究的有双草酸硼酸锂(LiBOB),二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等[33 ,34 ,35 ] .但在实际应用中,除了成本限制,这些锂盐都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB较差的溶解性,LiFSI和LiTFSI较差的纯度和在高压下(4.0 V,vs. Li+ /Li)对铝箔严重腐蚀等等,所以一般作为添加剂(第4部分介绍)或将几种盐混合使用[36 ] . ...
... LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Key scientific issues in formulating blended lithium salts electrolyte for lithium batteries
1
2019
... 目前商业上最成功的锂盐是LiPF6 ,因为它均衡了各项性能,如良好的解离度、溶解性、离子电导率以及能够钝化铝箔等.但它在痕量水存在的情况下会与水反应生成HF侵蚀正极,此外它在80 ℃即发生分解[32 ] .LiPF6 较差的化学稳定性和热稳定性限制了其在高电压三元锂离子电池中的应用,故对于新的替代锂盐的寻找从未停止.其中被深入研究的有双草酸硼酸锂(LiBOB),二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等[33 ,34 ,35 ] .但在实际应用中,除了成本限制,这些锂盐都有各自的局限性,如LiBOB和LiDFOB较差的溶解性,LiFSI和LiTFSI较差的纯度和在高压下(4.0 V,vs. Li+ /Li)对铝箔严重腐蚀等等,所以一般作为添加剂(第4部分介绍)或将几种盐混合使用[36 ] . ...
Long cycle life and dendrite-free lithium morphology in anode-free lithium pouch cells enabled by a dual-salt liquid electrolyte
3
2019
... 在性能提升方面,Weber等[37 ] 将双盐电解液LiDFOB / LiBF4 (FEC / DEC)用于NCM523/Cu无负极软包中,在4.5 V下充放电90次后的剩余容量为80%,这是迄今为止报道的最长寿命负极无锂源的电池(图2 ).NMR表征说明LiDFOB和 LiBF4 不断分解限制了电池寿命,可通过增加电解液含量和锂盐浓度,或将不分解与分解的锂盐混合进一步提升寿命. ...
... [
37 ]
(a) Schematic of the anode-free configuration; (b)~(d) Capacity retention versus cycle number for anode-free pouch cells using electrolytes with different lithium salts[37 ] Fig.2 ![]()
LiTFSI和LiFSI的电导率和LiPF6 相当且稳定性更好,将两者与LiPF6 或LiDFOB共混,可以防止其在高电压下对铝箔的腐蚀,使其能够应用于高电压体系.Xia等[38 ] 通过比较不同摩尔比的LiFSI和LiPF6 (总盐含量为1.2 mol/L)在EC/EMC(体积比3:7)的铝腐蚀行为(图3 ),表明LiFSI-LiPF6 双盐电解液的LiFSI浓度低于0.3 M时,不仅在4.3 V(vs. Li+ /Li)下钝化铝箔,还改善了循环性能.0.2 mol/L LiFSI + 1.0 mol/L LiPF6 用于人造石墨/NCM111软包,在1 C倍率下循环360次后容量仍保持93.9%. ...
... [
37 ]
Fig.2 ![]()
LiTFSI和LiFSI的电导率和LiPF6 相当且稳定性更好,将两者与LiPF6 或LiDFOB共混,可以防止其在高电压下对铝箔的腐蚀,使其能够应用于高电压体系.Xia等[38 ] 通过比较不同摩尔比的LiFSI和LiPF6 (总盐含量为1.2 mol/L)在EC/EMC(体积比3:7)的铝腐蚀行为(图3 ),表明LiFSI-LiPF6 双盐电解液的LiFSI浓度低于0.3 M时,不仅在4.3 V(vs. Li+ /Li)下钝化铝箔,还改善了循环性能.0.2 mol/L LiFSI + 1.0 mol/L LiPF6 用于人造石墨/NCM111软包,在1 C倍率下循环360次后容量仍保持93.9%. ...
Lithium bis(fluorosulfony)imide-lithium hexafluorophosphate binary-salt electrolytes for lithium-ion batteries: Aluminum corrosion behaviors and electrochemical properties
3
2018
... LiTFSI和LiFSI的电导率和LiPF6 相当且稳定性更好,将两者与LiPF6 或LiDFOB共混,可以防止其在高电压下对铝箔的腐蚀,使其能够应用于高电压体系.Xia等[38 ] 通过比较不同摩尔比的LiFSI和LiPF6 (总盐含量为1.2 mol/L)在EC/EMC(体积比3:7)的铝腐蚀行为(图3 ),表明LiFSI-LiPF6 双盐电解液的LiFSI浓度低于0.3 M时,不仅在4.3 V(vs. Li+ /Li)下钝化铝箔,还改善了循环性能.0.2 mol/L LiFSI + 1.0 mol/L LiPF6 用于人造石墨/NCM111软包,在1 C倍率下循环360次后容量仍保持93.9%. ...
... [
38 ]
SEM images of Al foil before and after the CV testing in LiFSI-LiPF6 binary-salt electrolytes between 3.0 V and 5.0 V at a scan rate of 0.1 mV/s [38 ] Fig.3 ![]()
相比于LiPF6 ,LiBF4 的热稳定性和耐水解性更好,且在高电压下与正极良好兼容.Ellis等[39 ] 将二者共混用于 4.35 V的NMC442 /石墨软包中,指出LiPF6 /LiBF4 在1∶1时电池循环600圈后容量衰减最小,这归因于二者的协同作用即LiBF4 减小了正极的阻抗而LiPF6 改善了负极的成膜特性. ...
... [
38 ]
Fig.3 ![]()
相比于LiPF6 ,LiBF4 的热稳定性和耐水解性更好,且在高电压下与正极良好兼容.Ellis等[39 ] 将二者共混用于 4.35 V的NMC442 /石墨软包中,指出LiPF6 /LiBF4 在1∶1时电池循环600圈后容量衰减最小,这归因于二者的协同作用即LiBF4 减小了正极的阻抗而LiPF6 改善了负极的成膜特性. ...
Synergistic effect of LiPF6 and LiBF4 as electrolyte salts in lithium-ion cells
1
2017
... 相比于LiPF6 ,LiBF4 的热稳定性和耐水解性更好,且在高电压下与正极良好兼容.Ellis等[39 ] 将二者共混用于 4.35 V的NMC442 /石墨软包中,指出LiPF6 /LiBF4 在1∶1时电池循环600圈后容量衰减最小,这归因于二者的协同作用即LiBF4 减小了正极的阻抗而LiPF6 改善了负极的成膜特性. ...
Advances and issues in developing salt-concentrated battery electrolytes
2
2019
... 提高锂盐浓度会增强正负离子与溶剂分子的相互作用,当锂离子浓度达到一定程度时(一般3~5 mol/L),自由溶剂分子消失,与Li+ 配位的溶剂分子显示出更低的HOMO能级因此有更强的氧化稳定性[40 ,41 ] ;其次,由于没有多余的自由溶剂分子能与金属离子配位,且增强的3D溶剂网络[42 ] 进一步阻止了金属溶解,故高浓电解液提升了正极材料在高电压下的稳定性且阻止了铝箔的腐蚀[43 ] .Fan等[44 ] 将10 mol/L LiTFSI溶于EC/DMC中,NCM622/Li电池在4.6 V和2.5 mA.h /cm2 的高负载时,100次循环后容量保持率86%.XPS表明来自阴离子的富氟CEI包括LiF、CFx 和SF,形成致密的正极界面,抑制了正极与电解质之间的副反应. ...
... 高浓盐尽管有以上优势,但在实际应用中仍存在着两大制约因素:离子电导率和成本.离子电导率随着浓度的增大存在一个最大值,一般在有机碳酸酯溶剂中这个值是1 mol/L [47 ] .浓度过高导致电解液黏度增大不仅降低离子电导率,还使得电极润湿性能下降,所以需要采用容易解离的锂盐如LiFSI和低黏度的溶剂提升电导率,或者采用局部高浓的策略[48 ] .因为锂盐的价格是碳酸酯类溶剂的十多倍[40 ] ,所以锂盐用量增大必然增加成本,给企业造成一定的经济负担.相比之下,低浓度的混盐是更加利于工业化的策略. ...
Oxidative-stability enhancement and charge transport mechanism in glyme-lithium salt equimolar complexes
1
2011
... 提高锂盐浓度会增强正负离子与溶剂分子的相互作用,当锂离子浓度达到一定程度时(一般3~5 mol/L),自由溶剂分子消失,与Li+ 配位的溶剂分子显示出更低的HOMO能级因此有更强的氧化稳定性[40 ,41 ] ;其次,由于没有多余的自由溶剂分子能与金属离子配位,且增强的3D溶剂网络[42 ] 进一步阻止了金属溶解,故高浓电解液提升了正极材料在高电压下的稳定性且阻止了铝箔的腐蚀[43 ] .Fan等[44 ] 将10 mol/L LiTFSI溶于EC/DMC中,NCM622/Li电池在4.6 V和2.5 mA.h /cm2 的高负载时,100次循环后容量保持率86%.XPS表明来自阴离子的富氟CEI包括LiF、CFx 和SF,形成致密的正极界面,抑制了正极与电解质之间的副反应. ...
Superconcentrated electrolytes for a high-voltage lithium-ion battery
1
2016
... 提高锂盐浓度会增强正负离子与溶剂分子的相互作用,当锂离子浓度达到一定程度时(一般3~5 mol/L),自由溶剂分子消失,与Li+ 配位的溶剂分子显示出更低的HOMO能级因此有更强的氧化稳定性[40 ,41 ] ;其次,由于没有多余的自由溶剂分子能与金属离子配位,且增强的3D溶剂网络[42 ] 进一步阻止了金属溶解,故高浓电解液提升了正极材料在高电压下的稳定性且阻止了铝箔的腐蚀[43 ] .Fan等[44 ] 将10 mol/L LiTFSI溶于EC/DMC中,NCM622/Li电池在4.6 V和2.5 mA.h /cm2 的高负载时,100次循环后容量保持率86%.XPS表明来自阴离子的富氟CEI包括LiF、CFx 和SF,形成致密的正极界面,抑制了正极与电解质之间的副反应. ...
Suppression of aluminum corrosion by using high concentration LiTFSI electrolyte
1
2013
... 提高锂盐浓度会增强正负离子与溶剂分子的相互作用,当锂离子浓度达到一定程度时(一般3~5 mol/L),自由溶剂分子消失,与Li+ 配位的溶剂分子显示出更低的HOMO能级因此有更强的氧化稳定性[40 ,41 ] ;其次,由于没有多余的自由溶剂分子能与金属离子配位,且增强的3D溶剂网络[42 ] 进一步阻止了金属溶解,故高浓电解液提升了正极材料在高电压下的稳定性且阻止了铝箔的腐蚀[43 ] .Fan等[44 ] 将10 mol/L LiTFSI溶于EC/DMC中,NCM622/Li电池在4.6 V和2.5 mA.h /cm2 的高负载时,100次循环后容量保持率86%.XPS表明来自阴离子的富氟CEI包括LiF、CFx 和SF,形成致密的正极界面,抑制了正极与电解质之间的副反应. ...
Highly fluorinated interphases enable high-voltage Li-metal batteries
1
2018
... 提高锂盐浓度会增强正负离子与溶剂分子的相互作用,当锂离子浓度达到一定程度时(一般3~5 mol/L),自由溶剂分子消失,与Li+ 配位的溶剂分子显示出更低的HOMO能级因此有更强的氧化稳定性[40 ,41 ] ;其次,由于没有多余的自由溶剂分子能与金属离子配位,且增强的3D溶剂网络[42 ] 进一步阻止了金属溶解,故高浓电解液提升了正极材料在高电压下的稳定性且阻止了铝箔的腐蚀[43 ] .Fan等[44 ] 将10 mol/L LiTFSI溶于EC/DMC中,NCM622/Li电池在4.6 V和2.5 mA.h /cm2 的高负载时,100次循环后容量保持率86%.XPS表明来自阴离子的富氟CEI包括LiF、CFx 和SF,形成致密的正极界面,抑制了正极与电解质之间的副反应. ...
High-concentration ether electrolytes for stable high-voltage lithium metal batteries
1
2019
... 醚类溶剂由于容易被氧化难以被应用到高电压,但是通过高浓加混盐的策略逆转了这一情况[45 ] .Alvarado等[46 ] 将4.6 mol/L LiFSI + 2.3 mol/L LiTFSI 溶于DME,由于两种阴离子(TFSI和FSI)的共存通过优先分解机制引入了全新的界面相,这一电解液在4.4 V NCM622/Li电池中经过300次循环后容量保持率超过88%,在4.4 V NCM622/Cu“无负极”电池中经过50个循环后容量保持率比对照组提高了30%. ...
Bisalt ether electrolytes: A pathway towards lithium metal batteries with Ni-rich cathodes
1
2019
... 醚类溶剂由于容易被氧化难以被应用到高电压,但是通过高浓加混盐的策略逆转了这一情况[45 ] .Alvarado等[46 ] 将4.6 mol/L LiFSI + 2.3 mol/L LiTFSI 溶于DME,由于两种阴离子(TFSI和FSI)的共存通过优先分解机制引入了全新的界面相,这一电解液在4.4 V NCM622/Li电池中经过300次循环后容量保持率超过88%,在4.4 V NCM622/Cu“无负极”电池中经过50个循环后容量保持率比对照组提高了30%. ...
Review—superconcentrated electrolytes for lithium batteries
1
2015
... 高浓盐尽管有以上优势,但在实际应用中仍存在着两大制约因素:离子电导率和成本.离子电导率随着浓度的增大存在一个最大值,一般在有机碳酸酯溶剂中这个值是1 mol/L [47 ] .浓度过高导致电解液黏度增大不仅降低离子电导率,还使得电极润湿性能下降,所以需要采用容易解离的锂盐如LiFSI和低黏度的溶剂提升电导率,或者采用局部高浓的策略[48 ] .因为锂盐的价格是碳酸酯类溶剂的十多倍[40 ] ,所以锂盐用量增大必然增加成本,给企业造成一定的经济负担.相比之下,低浓度的混盐是更加利于工业化的策略. ...
Enabling high-voltage lithium-metal batteries under practical conditions
1
2019
... 高浓盐尽管有以上优势,但在实际应用中仍存在着两大制约因素:离子电导率和成本.离子电导率随着浓度的增大存在一个最大值,一般在有机碳酸酯溶剂中这个值是1 mol/L [47 ] .浓度过高导致电解液黏度增大不仅降低离子电导率,还使得电极润湿性能下降,所以需要采用容易解离的锂盐如LiFSI和低黏度的溶剂提升电导率,或者采用局部高浓的策略[48 ] .因为锂盐的价格是碳酸酯类溶剂的十多倍[40 ] ,所以锂盐用量增大必然增加成本,给企业造成一定的经济负担.相比之下,低浓度的混盐是更加利于工业化的策略. ...
Electrolyte additives for lithium ion battery electrodes: Progress and perspectives
1
2016
... 表1 列举了近年来提出的用于高电压NCM电池的添加剂.这些添加剂含有不饱和键、C2 O4 2- 、Si—O等活性功能基团,容易被氧化还原且具有良好的成膜性能[49 ] . ...
Extending the service life of high-Ni layered oxides by tuning the electrode-electrolyte interphase
2
2018
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
... LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Enhancement of high voltage cycling performance and thermal stability of LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 cathode by use of boron-based additives
2
2014
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
... LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Mechanistic insight into the protective action of bis(oxalato)borate and difluoro(oxalate)borate anions in Li-ion batteries
3
2013
... LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
... [
52 ]
Reaction mechanism of LiDFOB with positive electrode[52 ] Fig.4 ![]()
Ma等[53 ] 提出和甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)类似结构的新型添加剂1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO)用于4.3 V的AG/NCM523软包,并与VC、FEC、LiPO2 F2 作比较,实验表明3% DOTO具有最优的库仑效率和循环稳定性,未包覆的正极经过1300次循环后仍有91.3%的容量.进一步的结论指出,有效添加剂存在下包覆并非是必须的. ...
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52 ]
Fig.4 ![]()
Ma等[53 ] 提出和甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)类似结构的新型添加剂1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO)用于4.3 V的AG/NCM523软包,并与VC、FEC、LiPO2 F2 作比较,实验表明3% DOTO具有最优的库仑效率和循环稳定性,未包覆的正极经过1300次循环后仍有91.3%的容量.进一步的结论指出,有效添加剂存在下包覆并非是必须的. ...
1,2,6-Oxadithiane 2,2,6,6-tetraoxide as an advanced electrolyte additive for Li[Ni0.5 Mn0.3 Co0.2 ]O2 /graphite pouch cells
2
2019
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
... Ma等[53 ] 提出和甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)类似结构的新型添加剂1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO)用于4.3 V的AG/NCM523软包,并与VC、FEC、LiPO2 F2 作比较,实验表明3% DOTO具有最优的库仑效率和循环稳定性,未包覆的正极经过1300次循环后仍有91.3%的容量.进一步的结论指出,有效添加剂存在下包覆并非是必须的. ...
A systematic study of some promising electrolyte additives in Li[Ni1/3 Mn1/3 Co1/3 ]O2 /graphite, Li[Ni0.5 Mn0.3 Co0.2 ]/graphite and Li[Ni0.6 Mn0.2 Co0.2 ]/graphite pouch cells
4
2015
... 在实际应用过程中,单一添加剂往往只具有某一方面的优势,所以需要多种添加剂之间的协同作用来提升高电压下电池的整体性能.在这方面Dahn等[54 ,55 ,56 ,57 ] 做了一系列的工作,他们通过比较4.2~4.7 V下的阻抗及循环稳定性,提出2% PES+ 1% TTSPi+ 1% MMDS(质量分数)即“PES-211”适用于4.4V的石墨/ LiNi0.4 Co0.4 Mn0.2 O2 (NCM442)软包电池.然而进一步的研究发现PES-211并不适用于高镍LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 (NCM811)正极[54 ] ,说明添加剂与正极表面存在复杂的相互作用,添加剂的选择要考虑不同的正极体系.添加剂还使无EC的线性碳酸酯溶剂用于高电压三元锂离子电池成为可能[57 ] . ...
... [54 ],说明添加剂与正极表面存在复杂的相互作用,添加剂的选择要考虑不同的正极体系.添加剂还使无EC的线性碳酸酯溶剂用于高电压三元锂离子电池成为可能[57 ] . ...
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等
[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于
图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考.
图5 使用UHPC 和“循环存储”程序研究所选电解质添加剂(组合)对4.4 V 的NMC111 / 石墨(a ),NMC532 / 石墨(b )和NMC622 / 石墨(c )软包电池的影响[54 ] Radar plots summarizing the effects of selected electrolyte additives (combinations) on NMC111/graphite (a) NMC532/graphite (b) and NMC622/graphite (c) pouch cells studied using UHPC and the “cycle-store ” procedure to 4.4 V [54 ] Fig. 5 ![]()
图6 Chen 和Cui 等报道的高性能固体/ 凝胶聚合物电解质[6 ] Summary of the high performance solid/gel polymer electrolyte reported by Chen and Cui et al[6 ] Fig.6 ![]()
6 离子液体 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
... [
54 ]
Fig. 5 ![]()
图6 Chen 和Cui 等报道的高性能固体/ 凝胶聚合物电解质[6 ] Summary of the high performance solid/gel polymer electrolyte reported by Chen and Cui et al[6 ] Fig.6 ![]()
6 离子液体 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
Improving the high voltage cycling of Li[Ni0.42 Mn0.42 Co0.16 ]O2 (NMC442)/Graphite pouch cells using electrolyte additives
1
2014
... 在实际应用过程中,单一添加剂往往只具有某一方面的优势,所以需要多种添加剂之间的协同作用来提升高电压下电池的整体性能.在这方面Dahn等[54 ,55 ,56 ,57 ] 做了一系列的工作,他们通过比较4.2~4.7 V下的阻抗及循环稳定性,提出2% PES+ 1% TTSPi+ 1% MMDS(质量分数)即“PES-211”适用于4.4V的石墨/ LiNi0.4 Co0.4 Mn0.2 O2 (NCM442)软包电池.然而进一步的研究发现PES-211并不适用于高镍LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 (NCM811)正极[54 ] ,说明添加剂与正极表面存在复杂的相互作用,添加剂的选择要考虑不同的正极体系.添加剂还使无EC的线性碳酸酯溶剂用于高电压三元锂离子电池成为可能[57 ] . ...
A systematic study of electrolyte additives in Li[Ni1/3 Mn1/3 Co1/3 ]O2 (NMC)/graphite pouch cells
1
2014
... 在实际应用过程中,单一添加剂往往只具有某一方面的优势,所以需要多种添加剂之间的协同作用来提升高电压下电池的整体性能.在这方面Dahn等[54 ,55 ,56 ,57 ] 做了一系列的工作,他们通过比较4.2~4.7 V下的阻抗及循环稳定性,提出2% PES+ 1% TTSPi+ 1% MMDS(质量分数)即“PES-211”适用于4.4V的石墨/ LiNi0.4 Co0.4 Mn0.2 O2 (NCM442)软包电池.然而进一步的研究发现PES-211并不适用于高镍LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 (NCM811)正极[54 ] ,说明添加剂与正极表面存在复杂的相互作用,添加剂的选择要考虑不同的正极体系.添加剂还使无EC的线性碳酸酯溶剂用于高电压三元锂离子电池成为可能[57 ] . ...
Improving linear alkyl carbonate electrolytes with electrolyte additives
2
2017
... 在实际应用过程中,单一添加剂往往只具有某一方面的优势,所以需要多种添加剂之间的协同作用来提升高电压下电池的整体性能.在这方面Dahn等[54 ,55 ,56 ,57 ] 做了一系列的工作,他们通过比较4.2~4.7 V下的阻抗及循环稳定性,提出2% PES+ 1% TTSPi+ 1% MMDS(质量分数)即“PES-211”适用于4.4V的石墨/ LiNi0.4 Co0.4 Mn0.2 O2 (NCM442)软包电池.然而进一步的研究发现PES-211并不适用于高镍LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 (NCM811)正极[54 ] ,说明添加剂与正极表面存在复杂的相互作用,添加剂的选择要考虑不同的正极体系.添加剂还使无EC的线性碳酸酯溶剂用于高电压三元锂离子电池成为可能[57 ] . ...
... [57 ]. ...
How electrolyte additives work in Li-ion batteries
1
2019
... 除了界面成膜性能,Qian等[58 ] 指出添加剂还可以抑制电解质溶剂之间的酯交换反应,从而维持电解液本身的结构.此外,Ming等[59 ] 提出石墨负极稳定性提升并非得益于加入添加剂后表面形成的稳定SEI,而是强配位添加剂的加入削弱了Li+ -溶剂的相互作用,有利于Li+ 脱嵌并阻止Li+ -溶剂的共嵌入,这对添加剂进一步研究提供了新的方向.对于高电压NCM添加剂,关键在于能否在正极表面形成一层稳定的CEI,阻止界面副反应.目前添加剂的发展正朝着多元以及有机-无机结合的方向迈进. ...
New insight on the role of electrolyte additives in rechargeable lithium ion batteries
1
2019
... 除了界面成膜性能,Qian等[58 ] 指出添加剂还可以抑制电解质溶剂之间的酯交换反应,从而维持电解液本身的结构.此外,Ming等[59 ] 提出石墨负极稳定性提升并非得益于加入添加剂后表面形成的稳定SEI,而是强配位添加剂的加入削弱了Li+ -溶剂的相互作用,有利于Li+ 脱嵌并阻止Li+ -溶剂的共嵌入,这对添加剂进一步研究提供了新的方向.对于高电压NCM添加剂,关键在于能否在正极表面形成一层稳定的CEI,阻止界面副反应.目前添加剂的发展正朝着多元以及有机-无机结合的方向迈进. ...
Designing low impedance interface films simultaneously on anode and cathode for high energy batteries
1
2018
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Lithium tetrafluoroborate as an electrolyte additive to improve the high voltage performance of lithium-ion battery
1
2013
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Effect of tris(trimethylsilyl)borate on the high voltage capacity retention of LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 /graphite cells
1
2013
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Triphenylphosphine oxide as highly effective electrolyte additive for graphite/NMC811 lithium ion cells
1
2018
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Functionality selection principle for high voltage lithium-ion battery electrolyte additives
1
2017
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Mechanistic insight in the function of phosphite additives for protection of LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 cathode in high voltage Li-ion cells
1
2016
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Improving High-voltage performance of lithium-ion batteries with sulfolane as an electrolyte additive
1
2017
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Understanding the effects of a multi-functionalized additive on the cathode electrolyte interfacial stability of Ni-rich materials
1
2016
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
A study of methyl phenyl carbonate and diphenyl carbonate as electrolyte additives for high voltage LiNi0.8 Mn0.1 Co0.1 O2 /graphite pouch cells
2
2016
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
... [
68 ]
其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ] LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
A new additive 3-isocyanatopropyltriethoxysilane to improve electrochemical performance of Li/NCM622 half-cell at high voltage
1
2019
... Additives for high voltage NCM batteries
Table 1 添加剂种类 添加剂名称 电化学体系 添加质量分数/% 电压区间(vs. Li+ /Li)/V 容量保持率/% 锂盐添加剂 双草酸硼酸锂(LiBOB) 石墨/NC94 1.5 2.8~4.4 80.0(C/3,500圈)[50 ] 双氟草酸硼酸锂(LiDFOB) Li/NCM111 0.5 3.0~4.6 88.2(0.6C,60圈)[51 ] 二氟双(草酸)磷(LiDFBOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 75.0(1C,100圈)[60 ] 四氟硼酸锂(LiBF4 ) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.5 90.1(1C,100圈)[61 ] 含硼添加剂 三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯(TMSB) 石墨/NCM523 0.5 3.0~4.4 92.3(1C,150圈)[62 ] 含磷添加剂 三苯基氧化磷(TPPO) 石墨/NCM811 0.5 2.8~4.3 80.0(0.1C,295圈)[63 ] 2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧杂膦烷2-氧化物(TFEOP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 83.6(C/3,100圈)[64 ] 三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP) 石墨/NCM523 1.0 3.0~4.6 85.5(C/3,50圈)[65 ] 含硫添加剂 1,2,6-二氧杂噻吩2,2,6,6-四氧化物(ODTO) AG/NMC532 0.3 3.0~4.3 91.3(C/3,1300圈)[53 ] 环丁砜(SL) 石墨/NCM111 2.0(体积分数) 3.0~4.6 63.2(0.1C,100圈)[66 ] 二乙烯砜(DVS) Li/NCM721 2.0 3.0~4.3 91.9(1C,100圈)[67 ] 碳酸酯添加剂 碳酸甲基苯酯(MPC) 石墨/NCM811 2.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 碳酸二苯酯(DPC) 石墨/NCM811 1.0 2.8~4.3 -(0.4C,140圈)[68 ] 其他类型添加剂 3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS) Li/NCM622 0.5 2.5~4.5 73.1(0.1C,150圈)[69 ]
LiBOB的分解电压较低(4.2 V)[35 ] ,Li 等[50 ] 在基础电解液中添加了1.5%的LiBOB,用TOF-SIMS表征了高镍正极LiNi0.94 Co0.06 O2 表面富含Bx Oy 的稳定CEI,将全电池在4.4 V(vs. Li+ /Li)下循环500圈的容量保持率从61%提升至80%.但是LiBOB成膜阻抗较大,相比之下,LiDFOB的阻抗更小而受到了广泛的关注[51 ] .Shkrob等[52 ] 使用电子顺磁共振(EPR)光谱提出了LiBOB和LiDFOB的成膜机理(图4 ),表明阴离子的氧化脱离CO2 并形成稳定的酰基自由基,自由基在氧化物-电解质界面处的重组产生二氟硼烷二聚体,该二氟硼烷二聚体(为强路易斯酸)与表面的氧形成强B—O键,从而使电极钝化并防止电解质氧化. ...
Recent progress of hybrid solid-state electrolytes for lithium batteries
2
2018
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
... [70 ,74 ,75 ]. ...
Ceramic and polymeric solid electrolytes for lithium-ion batteries
1
2010
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
Cross-linked composite gel polymer electrolyte using mesoporous methacrylate-functionalized SiO2 nanoparticles for lithium-ion polymer batteries
1
2016
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
A composite gel polymer electrolyte with high voltage cyclability for Ni-rich cathode of lithium-ion battery
2
2015
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
... 凝胶聚合物电解质(gel polymer electrolytes, GPEs)以聚合物为骨架,碱金属盐和有机增塑剂形成电解液均匀分布在骨架中[80 ] .常用的基体有:聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚偏氟乙烯(PVDF)等.GPEs中的电解液起到离子传导及在电极表面形成稳定固体电解质膜的作用,其电导率在室温下一般可达10-3 S· cm-1 以上[81 ] ,与有机溶剂的种类相关,常用的增塑剂有EC、PC等.Cui等[73 ] 报道了聚对苯二甲酸乙二酯无纺织物与聚乙基α-氰基丙烯酸酯组成的复合膜作体基质的GPEs.基于该复合膜的添加1 mol/L LiPF6 碳酸盐溶剂的电解质,室温下电导率为2.54 mS· cm-1 ,稳定的电化学电压窗口可达4.7 V.将其用于石墨/NCM523全电池,与液态电解液相比,在3.0~4.6 V电压内,容量保持率从20%增加到77%. ...
Recent progress of the solid-state electrolytes for high-energy metal-based batteries
1
2018
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
Recent advancements in polymer-based composite electrolytes for rechargeable lithium batteries
1
2018
... 液态电解液采用的是易燃的有机溶剂,电池内部温度升高时,电解液与电极间副反应加剧,易热失控,存在安全隐患[70 ] .固态电解质的使用消除了对电解液的需求,简化了电池设计,且不挥发,可在宽的温度范围内保持稳定,提高了安全性和耐用性[71 ] .在找寻到合适材料前提下,采用全固态电解质被认为是平衡高压NCM正极锂离子电池电化学性能和安全性的选择 [72 ,73 ] .全固态电解质包括固态聚合物、无机及其复合电解质,但存在严重的界面问题:固相接触界面阻抗较大,离子电导率低;电解质与电极间的界面反应影响电化学稳定性;充放电过程中,电极材料晶格发生各向异性变化,与电解质间界面应力增大,接触变差.以上问题严重阻碍全固态电解质在NCM正极锂离子电池中的实际应用.通过将固态聚合物、无机及液态电解质的优点结合起来,开发混合固态电解质(Hybrid solid-state electrolytes,HSSEs)被认为是开发高性能电解质的可行方法[70 ,74 ,75 ] . ...
Composite gel polymer electrolyte based on poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)(PVDF-HFP) with modified aluminum-doped lithium lanthanum titanate (A-LLTO) for high-performance lithium rechargeable batteries
1
2016
... HSSEs由两种或多种不同组分组成,如两种离子导体复合材料或具有导离子功能的结构组合,前者一般是固态聚合物和无机电解质复合体,后者通常是液态电解液分布于多孔介质中或在电极与固态电解质界面加入液态电解液,形成固液混合电解质[76 ,77 ] .固液混合电解质中液态一般为含锂盐(LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiTFSi等)的有机溶剂(EC、DEC、EMC等)[78 ] ,固态一般为聚合物(PEO、PVDF等)或无机陶瓷材料(ZrO、LiSICON-型Li1.5 Al0.5 Ge1.5 (PO4 )3 等)[79 ] .出于实际应用考虑,目前固液混合电解质使用广泛,其中,凝胶聚合物电解质已经商业化,但全固态电解质依旧是未来的主要研究方向. ...
High capacity all-solid-state lithium battery using cathodes with three-dimensional Li+ conductive network
1
2017
... HSSEs由两种或多种不同组分组成,如两种离子导体复合材料或具有导离子功能的结构组合,前者一般是固态聚合物和无机电解质复合体,后者通常是液态电解液分布于多孔介质中或在电极与固态电解质界面加入液态电解液,形成固液混合电解质[76 ,77 ] .固液混合电解质中液态一般为含锂盐(LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiTFSi等)的有机溶剂(EC、DEC、EMC等)[78 ] ,固态一般为聚合物(PEO、PVDF等)或无机陶瓷材料(ZrO、LiSICON-型Li1.5 Al0.5 Ge1.5 (PO4 )3 等)[79 ] .出于实际应用考虑,目前固液混合电解质使用广泛,其中,凝胶聚合物电解质已经商业化,但全固态电解质依旧是未来的主要研究方向. ...
A stable lithium-selenium interface via solid/liquid hybrid electrolytes: Blocking polyselenides and suppressing lithium dendrite
1
2017
... HSSEs由两种或多种不同组分组成,如两种离子导体复合材料或具有导离子功能的结构组合,前者一般是固态聚合物和无机电解质复合体,后者通常是液态电解液分布于多孔介质中或在电极与固态电解质界面加入液态电解液,形成固液混合电解质[76 ,77 ] .固液混合电解质中液态一般为含锂盐(LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiTFSi等)的有机溶剂(EC、DEC、EMC等)[78 ] ,固态一般为聚合物(PEO、PVDF等)或无机陶瓷材料(ZrO、LiSICON-型Li1.5 Al0.5 Ge1.5 (PO4 )3 等)[79 ] .出于实际应用考虑,目前固液混合电解质使用广泛,其中,凝胶聚合物电解质已经商业化,但全固态电解质依旧是未来的主要研究方向. ...
Boosting the performance of lithium batteries with solid-liquid hybrid electrolytes: Interfacial properties and effects of liquid electrolytes
1
2018
... HSSEs由两种或多种不同组分组成,如两种离子导体复合材料或具有导离子功能的结构组合,前者一般是固态聚合物和无机电解质复合体,后者通常是液态电解液分布于多孔介质中或在电极与固态电解质界面加入液态电解液,形成固液混合电解质[76 ,77 ] .固液混合电解质中液态一般为含锂盐(LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiTFSi等)的有机溶剂(EC、DEC、EMC等)[78 ] ,固态一般为聚合物(PEO、PVDF等)或无机陶瓷材料(ZrO、LiSICON-型Li1.5 Al0.5 Ge1.5 (PO4 )3 等)[79 ] .出于实际应用考虑,目前固液混合电解质使用广泛,其中,凝胶聚合物电解质已经商业化,但全固态电解质依旧是未来的主要研究方向. ...
Nonaqueous liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries
1
2004
... 凝胶聚合物电解质(gel polymer electrolytes, GPEs)以聚合物为骨架,碱金属盐和有机增塑剂形成电解液均匀分布在骨架中[80 ] .常用的基体有:聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚偏氟乙烯(PVDF)等.GPEs中的电解液起到离子传导及在电极表面形成稳定固体电解质膜的作用,其电导率在室温下一般可达10-3 S· cm-1 以上[81 ] ,与有机溶剂的种类相关,常用的增塑剂有EC、PC等.Cui等[73 ] 报道了聚对苯二甲酸乙二酯无纺织物与聚乙基α-氰基丙烯酸酯组成的复合膜作体基质的GPEs.基于该复合膜的添加1 mol/L LiPF6 碳酸盐溶剂的电解质,室温下电导率为2.54 mS· cm-1 ,稳定的电化学电压窗口可达4.7 V.将其用于石墨/NCM523全电池,与液态电解液相比,在3.0~4.6 V电压内,容量保持率从20%增加到77%. ...
Ion-conductive macromolecular gels and membranes for solid lithium cells
1
1975
... 凝胶聚合物电解质(gel polymer electrolytes, GPEs)以聚合物为骨架,碱金属盐和有机增塑剂形成电解液均匀分布在骨架中[80 ] .常用的基体有:聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚偏氟乙烯(PVDF)等.GPEs中的电解液起到离子传导及在电极表面形成稳定固体电解质膜的作用,其电导率在室温下一般可达10-3 S· cm-1 以上[81 ] ,与有机溶剂的种类相关,常用的增塑剂有EC、PC等.Cui等[73 ] 报道了聚对苯二甲酸乙二酯无纺织物与聚乙基α-氰基丙烯酸酯组成的复合膜作体基质的GPEs.基于该复合膜的添加1 mol/L LiPF6 碳酸盐溶剂的电解质,室温下电导率为2.54 mS· cm-1 ,稳定的电化学电压窗口可达4.7 V.将其用于石墨/NCM523全电池,与液态电解液相比,在3.0~4.6 V电压内,容量保持率从20%增加到77%. ...
Polymer electrolytes based on polycarbonates and their electrochemical and thermal properties
1
2013
... GPEs的机械稳定性和热稳定性优于液态电解液,但氧化电压较低,可应用的种类有限,提高其抗氧化功能的策略有:寻找低HOMO能级的极性基团,进行聚合物分子设计[82 ] ;利用聚合物与锂盐分子间相互作用降低电解质的HOMO[83 ,84 ] 等. ...
Effect of the cation on the stability of cation-glyme complexes and their interactions with the [TFSA]-anion
1
2017
... GPEs的机械稳定性和热稳定性优于液态电解液,但氧化电压较低,可应用的种类有限,提高其抗氧化功能的策略有:寻找低HOMO能级的极性基团,进行聚合物分子设计[82 ] ;利用聚合物与锂盐分子间相互作用降低电解质的HOMO[83 ,84 ] 等. ...
Electrochemical performance of all-solid-state lithium batteries using inorganic lithium garnets particulate reinforced PEO/LiClO4 electrolyte
1
2017
... GPEs的机械稳定性和热稳定性优于液态电解液,但氧化电压较低,可应用的种类有限,提高其抗氧化功能的策略有:寻找低HOMO能级的极性基团,进行聚合物分子设计[82 ] ;利用聚合物与锂盐分子间相互作用降低电解质的HOMO[83 ,84 ] 等. ...
Complexes of alkali metal ions with poly(ethylene oxide)
1
1973
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Alternating copolymers of carbon dioxide with glycidyl ethers for novel ion-conductive polymer electrolytes
1
2010
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Utilization of carbon dioxide for polymer electrolytes [II]: Synthesis of alternating copolymers with glycidyl ethers as novel ion-conductive polymers
1
2011
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Ionic conduction in poly (ethylene carbonate)-based rubbery electrolytes including lithium salts
1
2012
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Fast Li-ion conduction in poly (ethylene carbonate)-based electrolytes and composites filled with TiO2 nanoparticles
1
2014
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Solid-state polymer electrolytes with in-built fast interfacial transport for secondary lithium batteries
1
2019
... 作为能有效溶解锂盐的聚合键,寡醚(-CH2 -CH2 -O-)n 是自Wright等发现以来固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)的主要结构单元[85 ] .除了Tominaga等[86 ,87 ,88 ,89 ] 开发的聚碳酸酯,大部分SPEs工作仍集中在改变聚醚结构.SPEs所面临的最严峻挑战仍是低离子电导率、电极与电解质之间的界面接触及电化学稳定窗口.改进措施主要有使用新的锂盐和阴离子受体,通过共聚和接枝修饰聚合物结构及与无机陶瓷形成复合材料.Archer等[90 ] 报道铝离子在电化学电池中引发分子醚的开环聚合以产生SPEs,该电解质与电池组分保持共形界面接触,在室温下表现出高离子电导率(>1 mS· cm-1 ),界面电阻低,在Li/NCM622全电池中应用表明,采用原位SPEs设计可实现高库仑效率(>99%)和长电池寿命(>700圈循环). ...
Ceramic and polymeric solid electrolytes for lithium-ion batteries
1
2010
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
Inorganic solid Li ion conductors: An overview
2
2009
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
... [92 ],及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
Garnet-type solid-state fast Li ion conductors for Li batteries: Critical review
1
2014
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
A lithium superionic conductor
2
2011
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
... [94 ,95 ].Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
High-power all-solid-state batteries using sulfide superionic conductors
3
2016
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
... ,95 ].Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
... [95 ]报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
Electrochemical performance of all-solid-state lithium secondary batteries with Li-Ni-Co-Mn oxide positive electrodes
1
2010
... 固态无机电解质具有较高安全性和较宽电化学窗口,可保证高压下NCM正极锂电池的高安全性和高能量密度[91 ] ,其包括氧化物,如钙钛矿Li3 y La2/3- y TiO3 (LLTO)[92 ] ,石榴石Li7 La3 Zr2 O12 (LLZO)[93 ] 和LiSICON型磷酸盐[92 ] ,及硫化物,如Li10 GeP2 S12 (LGPS)和硫代-LiSICON[94 ,95 ] ,其中,硫化物室温电导率最高(10-3 ~10-2 S· cm-1 )[94 ,95 ] .Kato等[95 ] 报道将80Li2 S· 19P2 S5 · 1P2 O5 (摩尔分数)固态电解质用于NCM111正极锂离子电池,首圈放电容量为115 mA· h· g-1 ,在2.5~4.4 V电压下,循环10次,保持了110 mA· h· g-1 的可逆容量.但由化学电位差引起的氧化物正极与硫化物电解质间的空间电荷层阻碍锂离子在其界面间传输,大电流密度下电池极化严重,容量衰减快[6 ] .Hirokazu等[96 ] 用Li4 Ti5 O12 包覆NCM111,有效降低界面阻抗,改善电化学性能. ...
A solid future for battery development
2
2016
... 固态电解质的使用抑制了电解液的腐蚀效应及金属溶解,但不能抑制正极材料相变,高压下与NCM材料的界面问题严重,降低电池能量密度.SPEs可通过弹性和塑性变形补偿电极体积变化,与正极界面相容性优于固态无机电解质,且后者加工性能差,成本高,故SPEs在固态电池的商业化中更具吸引力.但SPEs离子电导率低,电池在室温下无法工作,即使在电动汽车要求的80℃以上的工作温度下[97 ] ,其锂离子电导速率仍有限,不能用于快充[98 ] .因此,寻找在环境温度下具有足够离子电导速率的稳定聚合物电解质是未来几年锂离子电池面临的挑战之一[97 ] . ...
... [97 ]. ...
Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries
1
2006
... 固态电解质的使用抑制了电解液的腐蚀效应及金属溶解,但不能抑制正极材料相变,高压下与NCM材料的界面问题严重,降低电池能量密度.SPEs可通过弹性和塑性变形补偿电极体积变化,与正极界面相容性优于固态无机电解质,且后者加工性能差,成本高,故SPEs在固态电池的商业化中更具吸引力.但SPEs离子电导率低,电池在室温下无法工作,即使在电动汽车要求的80℃以上的工作温度下[97 ] ,其锂离子电导速率仍有限,不能用于快充[98 ] .因此,寻找在环境温度下具有足够离子电导速率的稳定聚合物电解质是未来几年锂离子电池面临的挑战之一[97 ] . ...
Rigid-flexible coupling high ionic conductivity polymer electrolyte for an enhanced performance of LiMn2 O4 /graphite battery at elevated temperature
1
2015
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
Safety‐reinforced poly (propylene carbonate)‐based all-solid‐state polymer electrolyte for ambient‐temperature solid polymer lithium batteries
1
2015
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
A high-voltage poly (methylethyl α-cyanoacrylate) composite polymer electrolyte for 5 V lithium batteries
1
2016
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
High-voltage and free-standing poly (propylene carbonate)/Li6.75 La3 Zr1.75 Ta0.25 O12 composite solid electrolyte for wide temperature range and flexible solid lithium ion battery
1
2017
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
In situ generation of poly (vinylene carbonate) based solid electrolyte with interfacial stability for LiCoO2 lithium batteries
1
2017
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
A superior polymer electrolyte with rigid cyclic carbonate backbone for rechargeable lithium ion batteries
1
2017
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
Facile and reliable in situ polymerization of poly (ethyl cyanoacrylate)-based polymer electrolytes toward flexible lithium batteries
1
2017
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
An interpenetrating network poly (diethylene glycol carbonate)-based polymer electrolyte for solid state lithium batteries
1
2017
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
A multifunctional polymer electrolyte enables ultra-long cycle-life in a high-voltage lithium metal battery
1
2018
... GPEs与SPEs统称聚合物电解质,Chen和Cui等[99 ,100 ,101 ,102 ,103 ,104 ,105 ,106 ,107 ] 通过设计聚合物的化学结构及调优聚合物和锂盐或添加剂的分子间相互作用,探讨了一系列具有宽电化学窗口的聚合物电解质,应用于高压三元正极材料锂离子电池,总结于图6 [6 ] ,为研究者提供了重要参考. ...
Exceptional long-life performance of lithium-ion batteries using ionic liquid-based electrolytes
1
2016
... 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
Ionic liquids and derived materials for lithium and sodium batteries
1
2018
... 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
Fluorinated cyclic phosphorus (III)-based electrolyte additives for high voltage application in lithium-ion batteries: Impact of structure-reactivity relationships on CEI formation and cell performance
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2019
... 离子液体(Ionic liquids,ILs)不易挥发,不易燃,具有较宽的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性好.ILs的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能,作为电解质可分为单一ILs、ILs-有机溶剂、ILs基凝胶电解质等[108 ,109 ] .然而,ILs黏度较高、电化学稳定性差、与石墨电极匹配性差、价格较高,与常用的有机碳酸盐溶剂相比,多数使用ILs的电池显示出较差的倍率性能,目前只有少数ILs被用作三元正极材料锂离子电池电解液的溶剂或添加剂.Martin Winter等[110 ] 设计了两种含氟环磷(III)基化合物,即2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环烷[2-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi]和2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环烷(2-(2,2,3,3,3-pentafluoro-propoxy)-4-(trifluormethyl)-1,3,2-dioxaphospholane, PFPOEPi-1CF3 ),如图7 所示.分别用于1mol/L LiPF6 (EC/EMC体积比为1/1)电解液中作添加剂,添加0.5%(质量分数)PFPOEPi和PFPOEPi-1CF3 的石墨/NCM111全电池在4.5V截止电压下循环100圈,展示出88.3%和90.6%的容量保持率,优于不含添加剂的83.9%. ...
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110 ]
Chemical structure of PFPOEPi and PFPOEPi-1CF3[110 ] Fig.7 ![]()
ILs电解质在锂离子电池中用于商业化的前提是提高锂离子在其中的迁移速率,故关键在于降低其黏度,使用具有不对称结构的ILs可降低其黏度.同时,将ILs与碳酸酯、聚合物或无机陶瓷混合,形成的三类电解质也取得较好进展,有助于其在锂离子电池中的实际应用. ...
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Fig.7 ![]()
ILs电解质在锂离子电池中用于商业化的前提是提高锂离子在其中的迁移速率,故关键在于降低其黏度,使用具有不对称结构的ILs可降低其黏度.同时,将ILs与碳酸酯、聚合物或无机陶瓷混合,形成的三类电解质也取得较好进展,有助于其在锂离子电池中的实际应用. ...