中國粉體網訊 3月31日，中國科學院青島生物能源與過程研究所先進儲能材料與技術研究組在武建飛研究員的帶領下，近期在高電壓電解液體系開發應用方面取得關鍵性進展，相關研究成果近日發表于國際期刊《化學工程雜志》。
據介紹，當前鋰離子電池由于其出色的電化學性能已經廣泛應用于電動汽車，正極材料是影響鋰離子電池性能的關鍵因素之一，使用高比能正極材料（如NCM811）以及提高電池工作電壓（>4.2V）是獲得更高能量密度的最有效途徑。然而，傳統的碳酸酯基電解液無法適配高壓電池體系，同時三元正極材料在高電壓下發生各種副反應，最終導致體系劣化、容量衰減。
該研究團隊開發了一種新型的高壓氟化電解液體系，將NCM811正極材料的工作電壓從4.2V突破性地提高到4.6V，拓展了三元體系的使用上限和應用范圍，解決了兩個重要問題：極大提高了高鎳三元正極體系的比容量和工作電壓，抑制NCM811正極在高電壓下的結構相變、過渡金屬離子溶出以及二次粒子的開裂，降低了極化，從而提高體系的能量密度和循環性能。構建了穩定的CEI和SEI，實現高負載量高鎳三元體系電池在高電壓下的可逆穩定循環。
武建飛介紹，通過密度泛函理論（DFT）計算系統闡述了該高壓電池體系性能提升的原因。氟取代基（-F）具有很強的吸電子作用，降低了溶劑的最高被占據分子軌道（HOMO），從而提高了電解液的氧化電位。通過在正極表面形成了薄而均勻的富B和富F的無機電解質界面，減少了二次粒子的開裂從而縮小正極和電解液之間的接觸面積，極大地抑制了電接觸不良、副反應以及過渡金屬離子溶出，從而突破了高鎳三元正極在高電壓下容量衰減嚴重等障礙，為設計開發高能量密度鋰離子電池提供了新的思路和途徑
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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