通过调节电解质来实现高压锂离子电池中稳定的电极-电解质界面

《Chinese Journal of Electrical Engineering》：Enabling Stable Electrode|Electrolyte Interfaces via Electrolyte Regulation for High-Voltage Lithium-ion Batteries

　　

摘要：

尽管传统锂离子电池（LIBs）具有较长的循环寿命和安全性，但其能量密度仍不足以满足长续航电动汽车的需求。提高充电截止电压可以提升能量密度，但受到传统碳酸盐电解质在高压下的氧化不稳定性的限制。为了解决这一问题，我们通过添加锂盐（二氟磷酸锂 LiPO2F2）以及成膜添加剂（如氟乙烯碳酸酯 FEC 和乙烯基碳酸酯 VC）来增强基于碳酸盐的电解质的电化学稳定性。这些添加剂协同作用，形成了坚固的负极电解质界面和固体电解质界面层，抑制了界面反应和极化现象，从而提高了电池在高压下的性能。得益于 LiPO2F2 与 FEC/VC 的协同界面调控作用，Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 电池在 3 V-4.5 V 的电压范围内经过 300 次循环后，容量保持率提高了 23.8%。更重要的是，在使用石墨（Gr）和 NCM811 电极的商业应用条件下，改进后的电解质使 Gr||NCM811 软包电池在 200 次循环后的容量保持率提高了 73%。本文报道的电解质添加剂策略不仅为阳极和阴极电极的界面稳定性提供了新的见解，还为实现高电压、高能量密度锂离子电池的商业化提供了一种简单、可扩展且实用的方法。