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PNNL采用LiPF6为添加剂提升锂电池性能

瓦尔塔蓄电池   2017-10-09 02:52:26

据外媒报道,据西北太平洋实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)的研究表明,在向双三氟甲基磺酰亚胺锂-双草酸硼酸锂双盐基/碳酸溶剂电解质(LiTFSI-LiBOB dual-salt/carbonate-solvent-based electrolytes)中添加少量(0.05M)的六氟磷酸锂(LiPF6,lithium hexafluorophosphate)后,锂金属电池的充电能力和循环稳定性将大幅提升。

据研究表明,向锂金属电池加入上述添加剂后,对4V阴极处施加适度的高负载(1.75 mAhcm-2),在循环500次后其电量保持能力(capacity retention)为97.1%,在充放电流密度达到1.75 mAh cm-2时,其电极的超电势增长极为有限。研究者认为,快速充电和循环稳定性得益于锂金属表面固体电解质相界面膜(solid electrolyte)经久耐用、导电性好及AI阴极集电器(cathode current collector)。

上方图示显示了PNNL将化学添加剂六氟磷酸锂加入双盐基/碳酸溶剂电解质后,锂金属电池的循环稳定性将提升,充电速度加快,电压较高,充电间隔期更长。

PNNL早前的研究是寻找一种表现更为优异的电解液,其制成的电池要么能效极好但充电超慢,无法在电压较高的电池中应用,要么充电速度很快,但不太稳定,且电池电压低。

研究人员尝试将已在锂离子电池中使用的盐——六氟磷酸锂(LiPF6,lithium hexafluorophosphate)添加到快速充电电解液中,配置成一款全新的电解液,同时还采用了锂阳极和锂镍锰钴氧化物,于是一款快速、高效、高电压电池诞生了。

由于该款添加剂已在锂离子电池中的零部件中有所应用,目前已准备投入使用且价格相对便宜,但因其需求量少(只需0.6 wt%)。

该团队还在不断采用新的方式并进行评估,希望推广使用这款可循环充电的锂金属电池,目前团队致力于改进电极、分离器和电解液。该团队将制作、测试大量的电解液,提升阴极的材料载荷并尝试使用更薄的阳极,进一步提升锂金属电池的能效和电量保持能力。

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