清华大学欧阳明高院士《ESM》:显著提高软包电池安全性! 2024-05-14 17:57:03 为了满足当前快速增长的储能需求,迫切需要高安全性、高能量密度的锂离子电池,富镍层状正极材料由于其相对较高的容量和较低的成本,一直受到研究者的广泛关注,然而随着镍含量的增加,含镍材料的锂电池面临着由热失控引起的严重的安全问题。清华大学欧阳明高院士团队通过设计具有高无机物含量的正极-电解质界面保护层,显著提高了高能量密度锂离子软包电池的安全性,坚固稳定的正极-电解质界面有效提高了材料固有的热稳定性,缓解了由相变导致的氧的析出,并有效抑制了去锂化过程中正极和电解质之间的副反应。相关成果以“In-builtultraconformal interphases enable high-safety practical lithium batteries”发表在EnergyStorage Materials上。原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.09.007 锂离子电池由于具有相对较高的能量/功率密度和较长的循环寿命,是电动汽车中应用最广泛的储能系统。在过去的几十年里,对锂离子电池的大量研究集中在提高能量密度上,为了达到电池水平不低于350Wh Kg-1的目标,正极材料必须采用富镍层状氧化物(NCM),随着能量密度的增加,与锂离子电池热失控(TR)相关的风险越来越严重。从材料层面来看,富镍正极材料存在严重的安全问题,例如热稳定性差、相变过程中释放的高活性氧化物以及过渡金属离子溶解,此外,其他电池组件(有机液态电解质、负极等)的氧化会引发热失控,这被认为是引起电池安全问题的主要原因,因此,迫切需要抑制锂离子电池富镍正极材料使用过程中的热失控,以开发更安全的长行驶里程电动汽车。原位形成的稳定的电极-电解质界面是下一代高能量密度锂电池最广泛的应用方法。具体而言,研究者认为具有更高热稳定性无机组分的致密正极-电解质界面是通过抑制氧化物的产生和切断正极与电解质之间的反应来解决本质安全问题的一种有希望的方法。毫无疑问,正极热稳定性的提高对抑制锂离子电池的热失控具有重要影响,此外,通过使用适当的电解液或电解液添加剂是一种极其简单有效的原位形成方法,特别是对于实际的电池制造工艺。然而,目前为止对电解质改性正极材料和电池级安全性缺乏研究,尽管研究人员已经做出了相当大的努力,通过有效的正极成膜电解液来开发稳定的正极-电解质界面,以阻止与电解液的副反应,并在常温下很好地抑制相变,但很少有人强调高温下电池的改善情况。在此,作者系统地评估了Li0.8Mn0.1Co0.1O2/石墨软包电池实际应用过程中的安全性能以及相应的电解质改性正极材料的热稳定性,全面研究了热失控抑制机制以及正极材料与软包电池之间的相关性。通过采用不易燃的全氟电解质,NMC811/石墨软包电池的固有热学特性大大增强,这是通过原位形成坚固的无机富LiF正极-电解质界面保护层来改善NMC811的热稳定性。无机富LiF正极-电解质界面可有效缓解由相变引起的氧气释放,并抑制去锂化过程中NMC811和全氟电解质之间的相关放热反应。在循环过程中,老化过程对全氟电解质电池的热失控触发温度无影响,比常规电解质电池的热失控触发温度高25.1℃,此外,放热峰值趋势与这些热失控结果一致,表明坚固的正极-电解质界面有利于正极材料及其与其他电池组分混合物的热稳定性。考虑到稳定的富LiF无机正极-电解质界面的这些优点,本研究为合理设计稳定的电极-电解质界面以开发更安全的高能量密度锂离子电池提供了依据。(文:李澍) 图1 全氟电解质和常规电解质的NMC811/石墨软包电池的热失控特性比较 图2 去锂化NMC811正极及其混合物在NMC811/石墨电池中的热稳定性 图3 去锂化NMC811正极在全氟电解质中的表征 图4 原始和去锂化NMC811正极表面元素的深度分布 图5 原始和去锂化NMC811正极表面的正极-电解质界面化学成分 图6 原始和去锂化NMC811正极表面的TOF-SIMS光谱 赞 (0) 相关推荐 “锂电池之父”新发明:涂层和取代相结合解决了40年的难题 众所周知,电动车.智能手机.笔记本电脑.手表等电子设备会随着时间推移而失去电量.实际上,为它们供电的锂离子电池在第一次充电前,其能量容量就已损失约五分之一,这是由在第一个循环中形成的杂质引起的.近日, ... 草酸作为正极添加剂提高富镍层状材料倍率性能 [研究背景] 众所周知,电动汽车以及便携式电子设备的发展都离不开锂离子电池快充技术.其中,能量密度和功率密度较高的富镍层状金属氧化物(LiNi1-x-yCoxMnyO2,NCM)的快充性能成为研究热点 ... 基于热扩散安全的车用动力电池箱开发研究 本文分析了高镍三元锂离子动力电池的热扩散表现,阐述动力电池箱体的开发,提出基于热扩散安全要求的.合理有效的开发体系和批量技术方案,并进行试验验证. l动力电池的热失控和热扩散 (1)热失控和热扩散涵义 ... 库伦效率测试最全总结 研究亮点 99.9%的库伦效率是自欺欺人还是真的牛叉? 库伦效率和容量保有率还在傻傻分不清? 组装的电池电解液该加多少? 锂片选多厚都行吗? ...... 成果速览 库仑效率(Coulombic Ef ... 清华大学欧阳明高院士:新能源汽车与新能源革命 2021年6月26日,第34届世界电动汽车大会在南京空港国际博览中心盛大召开,本届大会主题为"奔向智慧 电动出行".开幕式上,中国科学院院士欧阳明高作了题为"新能源汽车 ... 欧阳明高院士:新能源汽车与新能源革命 ▲ 欧阳明高 中国科学院院士.中国电动汽车百人会副理事长(图片源自网络,摄于第34届世界电动汽车大会) 导语 日前,中国科学院院士.中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高受邀出席第34届世界电动汽车大会, ... 视频 | 欧阳明高院士:动力电池热失控抑制研究进展(附课件下载) 视频时长:48min 下载本PDF,扫描上方二维码 下载本PPT,扫描上方二维码 欧阳明高院士:关于锂离子动力电池超级快充,这4大关键技术限制要注意! 英国帝国理工学院Gregory Offer课题组.清华大学欧阳明高院士课题组和法拉第研究所的Billy Wu 联合壳牌石油公司的研究人员联合在国际交通电动化杂志 eTransportation 上发表 ... 不能误读“欧阳明高院士质疑1000km续航” 最近,很多媒体都在传播这条新闻: 在2021中国电动汽车百人会论坛上,百人会副理事长.中国科学院院士欧阳明高表示:如果某一位说,它既能跑1000公里,又能几分钟充完电,而且还特别的安全,而且成本还非常 ... 欧阳明高院士215页PPT!HEV-PHEV混合动力系统构型分析 "2021中国汽车混合动力技术峰会"将于2021年3月31日-4月1日在上海举办.本次峰会还特设"DHT专场"和"商用车混动"分会场,汇聚3 ... 锂电池汽车/燃料电池汽车路线之争,到底谁能胜出?且听欧阳明高院士的意见 无论是产业界,还是投资界都有个疑问:锂电池发展的好好的,国家为什么还要发展氢燃料电池?抑或说,我们已经有锂电池汽车了,还要发展氢燃料电池干嘛?在锂电池汽车快速发展的今天,这几乎成了一个普遍的疑问. 现 ... 雷洪钧博士:欧阳明高院士所说“目前不可能”,接下来会实现的! 声明:本文由作者雷洪钧博士原创,文章内容系作者个人观点,不代表前沿材料对该观点赞同或支持. 一年一度的中国电动汽车百人会年度论坛于近日召开,重量级嘉宾云集,观点纷呈,对推动中国新能源汽车的发展,具有重 ... 欧阳明高院士审定版: 9000字长文,说清2019新能源车技术热点和未来发展趋势 2019年12月23日(下午)中国电动汽车百人会论坛(2020)召开了媒体发布会,发布会现场中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高发表了主题演讲.经过欧阳明高本人审定的内容如下: 2019年的特征概述 ...