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? Nat. Energy:基于Li2O犧牲劑的高能量密度、長(zhǎng)壽命無(wú)負(fù)極鋰電池

成果速覽

? Nat. Energy:基于Li2O犧牲劑的高能量密度、長(zhǎng)壽命無(wú)負(fù)極鋰電池

與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,無(wú)負(fù)極鋰電池在能量密度和安全性方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。然而,實(shí)現(xiàn)高鋰可逆性具有挑戰(zhàn)性,特別是考慮到電池結(jié)構(gòu)中有限的鋰儲(chǔ)量(通常為零鋰過(guò)量)。
日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所周豪慎教授在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極上引入了Li2O作為預(yù)載犧牲劑,提供額外的Li源以抵消初始無(wú)負(fù)極電池長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中的不可逆Li損失。
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研究亮點(diǎn)1

采用原位光譜證明了Li2O在預(yù)充電過(guò)程中的不可逆分解,并且可以將Li離子沉積在裸銅負(fù)極上,以抵消Li在循環(huán)過(guò)程中的潛在損失。此外,還同時(shí)引入了氟丙醚添加劑來(lái)中和親核O2? (在Li2O氧化過(guò)程中釋放)并阻止氣態(tài)O2的進(jìn)一步演化,這導(dǎo)致在正極/電解質(zhì)界面處形成LiF基層,從而鈍化正極表面并抑制醚類(lèi)溶劑的有害氧化分解,有效地?cái)U(kuò)展了醚類(lèi)電解質(zhì)的氧化穩(wěn)定性窗口。

研究亮點(diǎn)2

得益于Li2O犧牲劑與氟化添加劑的協(xié)同作用,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命2.46?Ah初始無(wú)負(fù)極軟包電池,其重量能量密度為320 Wh kg–1,體積能量密度為850 Wh L-1,并在循環(huán)300次后仍保持80%的容量。

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圖1 初始預(yù)充電過(guò)程中NCM@Li2O正極的表征
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圖2 軟包電池性能
A high-energy-density and long-life initial-anode-free lithium battery enabled by a Li2O sacrificial agent. Nature Energy 2021 DOI: 10.1038/s41560-021-00839-0.

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