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清華/北理EnSM：無碳酸亞乙酯電解質(zhì)的固態(tài)界面設計用于高性能電池

碳酸乙烯酯(EC)在當前電池電解液中發(fā)揮著至關重要的作用。然而，EC與電極發(fā)生放熱反應，引發(fā)熱失控，并在高電壓下發(fā)生連續(xù)氧化分解，阻礙了其在下一代電池中的應用。

在此，清華大學歐陽明高，馮旭寧；北京理工大學吳宇等人報告了一種簡單而有效的策略即設計具有重塑陰離子主導溶劑化結構的環(huán)丁砜（SL）基電解質(zhì)，形成高度穩(wěn)定的無機主導電極-電解質(zhì)界面，有效穩(wěn)定富鎳正極和石墨負極。

與傳統(tǒng)電解液相比，實用的SL基電解液將LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂|石墨軟包電池自生熱起始T1和熱失控觸發(fā)T2分別顯著提高了9.6和42.0°C。此外，采用 SL 電解質(zhì)的軟包電池在充電至 4.5 V 且1000 次循環(huán)后表現(xiàn)出 88% 的出色容量保持率。

圖1. 電池性能

總之，該工作開發(fā)了基于SL的電解質(zhì)，以構建兼具實用性、高安全性、高壓和長循環(huán)能力的軟包NCM811|Gr 電池。與傳統(tǒng)電解液相比，采用1.2M-LiFSI-SL/HFE的NCM811|Gr電池可將自生熱T1提高9.6℃，將TR觸發(fā)T2提高42.0℃，并將TR最高T3降低55.6℃。

此外，采用 1.2M-LiFSI-SL/HFE 的軟包電池在充電至 4.5 V、 1000 次循環(huán)后表現(xiàn)出 88% 的出色容量保持率，并且初始放電容量增加至 1038.3 mAh。SL 溶劑取代 EC 溶劑以及構建穩(wěn)定的陰離子衍生的富含無機物的SEI，可顯著保護電極免受副反應的影響。因此，該項工作為解鎖先進的電解質(zhì)候選物以構建下一代實用的更安全的高能鋰離子電池帶來了新的見解。

圖2. 界面結構表征

Solid-state interphases design for high-safety, high-voltage and long-cyclability practical batteries via ethylene carbonate-free electrolytes Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103165

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清華/北理EnSM：無碳酸亞乙酯電解質(zhì)的固態(tài)界面設計用于高性能電池

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