达尔豪斯大学对无负极软包电芯进行生命周期性能分析 具有65种不同的电解质配方

据外媒报道，美国达尔豪斯大学Jeff Dahn教授领导的一个研究小组使用大约65种不同的电解质对非负极软包装电池进行了生命周期性能分析。

这项研究明确指出，液体电解质是提高非负电极软包装电池能量密度的最有效工具。锂金属电池的重要性和局限性无疑是消费类设备和电动汽车的最佳选择，因为它们具有相对更高的功率密度和可靠性。在密度、集中度和可负担性方面，锂金属电池的表现优于领先的锂离子电池，从而创造了巨大的机会。然而，锂金属电池也有各种缺点和局限性，如锂拓扑结构不可控、树枝状生长、电解质快速降解以及SEI钝化不足导致的锂供应损失，尤其是随着碳负极的出现，阻碍了LMB的商业化。此外，出现了大量的电解质，改善了LMB中使用的电解质的相关问题。使用厚锂箔作为对电极为电池提供了“无限”的锂供应，同时补偿了严重锂离子损失造成的不利影响。在锂金属电池的液体电解质中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。特别是高盐密度醚基电解质的使用是非常令人关注的。与LIBs不同，LMB电解质的研究仍处于早期阶段。因此，评价候选电解质对该领域的发展具有重要意义。因此，需要一个大型且公开可用的LMB液体溶液数据库来支持此类调查。尽管液体电解质具有优点，但它们也有一些局限性。由于锂对溶液的敏感性和随后的锂耗散，以及海绵状的锂浓缩物导致锂休眠和枝晶生长，电解质很难工作。因此，需要进一步开发和生产电解质，以在800次循环后保持80%的容量，以满足电动汽车的需求。研究人员对由不同添加剂溶液组成的65种不同电解质混合物进行了生命周期分析。研究发现NMC811软包装电池与不同组成的电解质结合在一起。所有电池单元的生命周期评估在40°C、3.55-4.40V之间进行，充电和放电速率为0.2C/0.5C。为了去除多余的水分，所有单元都在Ar手套箱中切开，并在120°C的真空下脱水14小时。使用DOL、DME、DX和TTE溶剂液体的醚基溶液已被证明是标准碳酸盐体系的潜在替代品，尤其是与LiFSI或LiTFSI盐组合时。与对照基线相比，添加5%PTSI和Tris不会影响比较能力。电解质筛选显示，只有五种电解质筛选结果与对照组相似或略好。简单地添加1wt%的LiClO4可以提高功率保持率。正如预期的那样，只有四种混合物略微改善了能量输送。当其他混合物与参考材料相匹配时，它们都会对电池单元造成损坏。复合材料具有不同的结构财产和化学反应性，并且在不同的重量百分比下可能会出现大量附加选项。极限研究人员对这一概念进行了几次模拟观测。能量保持的趋势并不总是与所使用的添加剂或助溶剂的量相对应。例如，呋喃甲基酮、MeTHF和PN与密度和能量守恒没有显示出密切的关系。与碳酸盐和双碱溶剂相反，传统的醚溶剂，如DOL和DME，以前已经被证明可以成功地循环锂金属。简言之，在无负电极电池中使用水电解质需要广泛的知识才能获得足够的寿命。与参考双盐溶液相比，五种混合物的性能有所提高，而其他混合物的性能则有所下降。该数据集证明了液体LMB电解质的局限性，可作为该领域的研究资源。

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