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Dalhousie University关于无负极软包电芯最新研究分析

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Dalhousie University关于无负极软包电芯最新研究分析

根据盖世汽车讯据外媒报道,由美国达尔豪斯大学(Dalhousie University)Jeff Dahn教授领导的研究小组,利用约65种不同的电解质,对无负极软包电芯进行了生命周期性能分析。加拿大DU

该项研究明确指出,对于提高无负极软包电芯(尤其是锂金属电池)的能量密度,液体电解质是最有效的工具。

锂金属电池的重要性和局限性

对于消费设备和电动汽车而言,锂金属电池具有相对更高的功率密度和可靠性,无疑是上佳之选。在密度集中度(density concentration)和可负担性方面,锂金属电池的表现优于领先锂离子电池,从而创造了巨大的机会。

然而,锂金属电池也存各种缺点和局限性,如不可控锂拓扑、枝晶生长、电解质快速劣化以及SEI钝化不足造成的锂供应损失,尤其是随着碳质负极出现,这阻止了LMBs的商业化。

此外,大量电解质涌现,改善了与LMBs中所使用电解质有关的问题,而使用厚锂箔作为反电极,为电芯提供了“无限”的锂供应,同时弥补因严重的锂离子损失而造成的不利影响。

锂金属电池液体电解质

使用醚基或碳酸盐基溶剂,是生产LMB液体电解质电池的基础。尤其是高盐密度醚基电解质颇受关注。

与LIBs不同,对LMB电解质的研究仍处于早期阶段。因此,评估候选电解质,对该领域的发展具有重要意义。因此,需要大量、公开的LMB液体溶液数据库,来支持此类调查。

液体电解质的局限性

液体电解质虽然有优势,但也存在一些局限性。由于锂对溶液具有敏感性,以及随后发生的锂耗散,另外,海绵状锂浓聚物(spongy Li concentrations)导致锂休眠(dormant Li)和枝晶生长,使电解质难以工作。因此,需要进一步开发和生产电解质,使其能在800次循环后保持80%的容量,以满足电动汽车的需求。

研究人员对65种不同的电解质混合物进行生命周期分析,这些混合物由不同的添加剂溶液组成。

研究发现

将NMC811软包电芯与不同构成的电解质结合使用。所有电芯的生命周期评估,都是在40°C的条件下进行的,在3.55-4.40V之间,充放电速率为0.2C/0.5C。为了除去多余的水分,所有单元都在Ar手套箱中切开,在120°C真空下脱水14h。学在加拿大

采用DOL、DME、DX和TTE溶剂液体的醚基溶液,已被证明是标准碳酸基系统的潜在替代品,尤其是与LiFSI或LiTFSI盐结合时。与控制基准相比,添加5%的对甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI)和Tris(2,2,2-三氟甲基),对比容量没有影响。

电解质筛查显示,只有五种电解质筛选的结果,类似或略好于对照组。只需加入1 wt%LiClO4,就可以提高功率保持率。不出所料,只有四种混合物略微改善了能量输送。其他混合物与参考物匹配时,均对电芯有损害。复合物拥有不同的结构牲和化学反应性,在不同的重量百分比下,可能出现大量额外选项。

局限性

研究人员对这一概念进行了若干次模拟观察。能量保持趋势并不总与所使用的添加剂或共溶剂的数量相对应。例如,呋喃甲基酮(FMK)、MeTHF和PN,并未显示与密度和能量保存之间存在紧密联系。与碳酸盐、双盐基相矛盾,传统的醚溶剂,如DOL和DME,之前已被证明可以成功循环锂金属。

简而言之,在无负极电芯中使用水电解质,要达到足够的寿命,需要以大量的知识为基础。与基准双盐溶液相比,五种混合物的性能有所提高,而其他混合物则有所下降。该数据集展示了液体LMB电解质存在的局限性,可以用作该领域的研究资源。

Dalhousie University对无负极软包电芯最新研究分析

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