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

据国外媒体报道，美国达尔豪西大学(Dalhousie University)杰夫·达恩(Jeff Dahn)教授领导的研究团队使用了大约65种不同的电解液，分析了非负极柔性电池的生命周期性能。

(来源:AZOM)

这项研究明确指出，液体电解质是提高非负极柔性电池(尤其是锂金属电池)能量密度的最有效工具。

锂金属电池的重要性和局限性

对于消费类设备和电动汽车，锂金属电池具有相对更高的功率密度和可靠性，无疑是最佳选择。在密度集中度和可负担性方面，锂金属电池优于领先的锂离子电池，因此创造了巨大的机会。

然而，锂金属电池也存在各种缺点和局限性，如锂拓扑结构不可控、枝晶生长、电解液快速变质以及SEI钝化不充分导致的锂供应损失，特别是碳负极的出现，阻碍了LMBs的商业化。

此外，大量电解质的出现改善了LMBs中使用的电解质相关的问题，使用厚锂箔作为对电极为电池单体提供了“无限”的锂供应，弥补了锂离子严重流失带来的不利影响。

锂金属电池的液体电解质

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。特别是，具有高盐密度的醚基电解质的使用已经引起了很多关注。

与LIBs不同，LMB电解质的研究还处于早期阶段。因此，评价候选电解质对该领域的发展具有重要意义。因此，需要大量开放的LMB液体溶液数据库来支持这种研究。

液体电解质的局限性

液体电解质虽然有优点，但也有一定的局限性。由于锂对溶液的敏感性和后续的锂耗散，另外海绵状的锂浓度导致锂的休眠和枝晶生长，使电解液难以工作。因此，有必要进一步开发和生产电解液，使其在800次循环后仍能保持80%的容量，以满足电动汽车的需求。

研究人员分析了65种不同电解质混合物的生命周期，这些电解质混合物由不同的添加剂溶液组成。

研究发现

NMC811软电池芯与不同成分的电解液结合使用。所有电池的生命周期评估均在40°C、3.55和4.40 V之间进行，充放电速率为0.2C/0.5C。为了去除多余的水，所有单元都在Ar手套箱中切割，并在120°C的真空下脱水14小时..

使用DOL、DME、DX和TTE等溶剂液体的醚基溶液已被证明是标准碳酸基体系的潜在替代品，尤其是在与LiFSI或LiTFSI盐结合使用时。与对照标准相比，加入5%对甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI)和三(2，2，2-三氟甲基)对比容量没有影响。

电解质筛查显示，仅有5种电解质筛查结果与对照组相似或略好。仅添加1 wt%的LiClO4就能提高功率保持率。不出所料，只有四种混合物稍微改善了能量传递。当其他混合物与参考匹配时，它们对电池有害。复合材料具有不同的结构性质和化学反应性，在不同的重量百分比下可能会出现大量的附加选项。

限制

研究人员对这一概念进行了几次模拟观察。节能趋势并不总是与添加剂或助溶剂的用量相对应。例如，呋喃甲基酮(FMK)、MeTHF和PN没有显示出与密度和能量守恒的密切关系。与碳酸盐和双碱相反，传统的醚溶剂，如DOL和DME，已被证明在回收金属锂方面是成功的。

总之，在无负极的电池中使用水电解液，需要建立在大量知识的基础上，才能达到足够的寿命。与标准复盐溶液相比，五种混合物的性能有所提高，而其他混合物的性能有所下降。这个数据集显示了液态LMB电解质的局限性，可以作为该领域的研究资源。……据国外媒体报道，美国达尔豪西大学(Dalhousie University)杰夫·达恩(Jeff Dahn)教授领导的研究小组使用了大约65种不同的电解液，分析了非负极柔性电池的生命周期性能。

(来源:AZOM)

这项研究明确指出，液体电解质是提高非负极柔性电池(尤其是锂金属电池)能量密度的最有效工具。

锂金属电池的重要性和局限性

对于消费类设备和电动汽车，锂金属电池具有相对更高的功率密度和可靠性，无疑是最佳选择。在密度集中度和可负担性方面，锂金属电池优于领先的锂离子电池，因此创造了巨大的机会。

然而，锂金属电池也存在各种缺点和局限性，如锂拓扑结构不可控、枝晶生长、电解液快速变质以及SEI钝化不充分导致的锂供应损失，特别是碳负极的出现，阻碍了LMBs的商业化。

此外，大量电解质的出现改善了LMBs中使用的电解质相关的问题，使用厚锂箔作为对电极为电池单体提供了“无限”的锂供应，弥补了锂离子严重流失带来的不利影响。

锂金属电池的液体电解质

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。特别是，具有高盐密度的醚基电解质的使用已经引起了很多关注。

与LIBs不同，LMB电解质的研究还处于早期阶段。因此，评价候选电解质对该领域的发展具有重要意义。因此，需要大量开放的LMB液体溶液数据库来支持这种研究。

液体电解质的局限性

液体电解质虽然有优点，但也有一定的局限性。由于锂对溶液的敏感性和后续的锂耗散，另外海绵状的锂浓度导致锂的休眠和枝晶生长，使电解液难以工作。因此，有必要进一步开发和生产电解液，使其在800次循环后仍能保持80%的容量，以满足电动汽车的需求。

研究人员分析了65种不同电解质混合物的生命周期，这些电解质混合物由不同的添加剂溶液组成。

研究发现

NMC811软电池芯与不同成分的电解液结合使用。所有电池的生命周期评估均在40°C、3.55和4.40 V之间进行，充放电速率为0.2C/0.5C。为了去除多余的水，所有单元都在Ar手套箱中切割，并在120°C的真空下脱水14小时..

使用DOL、DME、DX和TTE等溶剂液体的醚基溶液已被证明是标准碳酸基体系的潜在替代品，尤其是在与LiFSI或LiTFSI盐结合使用时。与对照标准相比，加入5%对甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI)和三(2，2，2-三氟甲基)对比容量没有影响。

电解质筛查显示，仅有5种电解质筛查结果与对照组相似或略好。仅添加1 wt%的LiClO4就能提高功率保持率。不出所料，只有四种混合物稍微改善了能量传递。当其他混合物与参考匹配时，它们对电池有害。复合材料具有不同的结构性质和化学反应性，在不同的重量百分比下可能会出现大量的附加选项。

限制

研究人员对这一概念进行了几次模拟观察。节能趋势并不总是与添加剂或助溶剂的用量相对应。例如，呋喃甲基酮(FMK)、MeTHF和PN没有显示出与密度和能量守恒的密切关系。与碳酸盐和双碱相反，传统的醚溶剂，如DOL和DME，已被证明在回收金属锂方面是成功的。

总之，在无负极的电池中使用水电解液，需要建立在大量知识的基础上，才能达到足够的寿命。与标准复盐溶液相比，五种混合物的性能有所提高，而其他混合物的性能有所下降。这个数据集显示了液态LMB电解质的局限性，可以作为该领域的研究资源。

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