摘要:为了进一步提高锂离子电池(LIBS)的能量密度和安全性,需要多功能电解质溶剂来替代常规的碳酸盐溶剂。在这项研究中,将不可氟化的氟化酯甲基3,3,3-三氟丙酸酯(MTFP)评估为具有LICOO 2阳性电极的高压LI电池的电解质溶剂。具有基于MTFP的电解质的LI/LICOO 2电池与具有常规的基于碳酸盐的电解质的电池相比具有较高的能力保留率在高压操作下,基于MTFP的电解质无容量损失或极化增加。 使用基于MTFP的电解质也可以改善LICOO 2电极的低温性能和热稳定性。 通过基于MTFP的电解质循环的LICOO 2电极对X射线光电子光谱进行分析表明,在电极表面上形成了薄且均匀的钝化层,从而产生了极好的环环性和LICOO 2的热稳定性。 与非易燃电解质有关的见解有助于不牺牲安全性的高能液体的发展。具有基于MTFP的电解质的LI/LICOO 2电池与具有常规的基于碳酸盐的电解质的电池相比具有较高的能力保留率在高压操作下,基于MTFP的电解质无容量损失或极化增加。使用基于MTFP的电解质也可以改善LICOO 2电极的低温性能和热稳定性。通过基于MTFP的电解质循环的LICOO 2电极对X射线光电子光谱进行分析表明,在电极表面上形成了薄且均匀的钝化层,从而产生了极好的环环性和LICOO 2的热稳定性。与非易燃电解质有关的见解有助于不牺牲安全性的高能液体的发展。
高能密度锂金属电池是首选的下一代电池系统,并用聚合物固态电解质代替易燃液体电解质是实现高安全性和高特异性设备的重要性。不幸的是,电极/电解质和Li树突生长之间的固体 - 固体接触较差的固有的棘手问题阻碍了其实际应用。The in-situ solidification has demonstrated a variety of advantages in the application of polymer electrolytes and artificial interphase, including the design of integrated polymer electrolytes and asymmetric polymer electrolytes to enhance the compatibility of solid–solid contact and compatibility between various electrolytes, and the construction of artificial interphase between the Li anode and cathode to suppress the formation of Li dendrites and to增强聚合物电解质的高压稳定性。本综述首先阐述了固态电池的原位固化历史,然后专注于固化电解质的合成方法。此外,总结了聚合物电解质的设计和人工之间的构建,原地固化技术的最新进展也得到了总结,并且强调了原位固化技术在增强安全性方面的重要性。最后,设想了前景,新兴挑战和实用固化的实际应用。
高能量密度固态电池需要高面积容量的阴极。在这里,我们展示了一种用于循环 3-6 mAh/cm 2 NMC811 复合阴极的双层聚合物电解质设计。双层电解质包括交联 PEO 基电解质层和线性 PEO 基电解质层。前者提供抗枝晶性,后者在循环过程中提供与阴极的无缝界面。使用单层膜会导致第一次循环中严重短路或极低的库仑效率 (CE)。面向锂阳极的刚性抑制枝晶的电解质和确保在循环过程中与阴极接触的更柔软的阴极集成电解质的一般概念可能为实现高能量密度阴极提供一种模式。
(EDLC),其中流行的机制需要在高表面积材料和液体电解质之间的界面处进行非法拉第电荷存储。这些储能装置由于其高功率密度(10 kW kg −1 )、快速响应时间(1 s)、循环寿命(10 5 次循环)和安全性而引人注目。[1] 纳米多孔碳材料通常用于 EDLC。它们的多孔结构充当任何介质的批量缓冲库,从而减少离子对孔内表面的传输阻力。[2] 增加的孔隙可及性可容纳更多阳离子来填充电极的双层,从而产生 200 F g −1 数量级的比电容,就像活性炭的情况一样。 [3] 后者在这些储能装置中被广泛使用,因为它价格低廉,即碳化过程源自木材、煤和坚果壳,与其他多孔材料(如模板碳和碳化物衍生碳)相比,更容易制备。 它的比表面积约为 2000 m 2 g − 1 ,可为标准电池电极提供 ≈ 30 mAh g − 1 V − 1,而标准电池电极为 150 mAh g − 1 V − 1。[4,5]
图2。(a)具有构型li | ipn -5pan |不锈钢的细胞的循环伏安法,用于-0.5 V和6 V之间的4个周期。扫描速率为0.5 mV s -1。(b)使用IPN-0PAN和IPN-5PAN作为电解质的Li | Cu不对称细胞的库仑效率测量。电流密度和容量为0.5 mA cm -2和0.5 mAh cm -2。使用IPN-0PAN(C)和IPN-5PAN(D),电解质的第1季度和50个周期的电镀和剥离过程的电压轮廓(D)。使用IPN-0PAN和IPN-5PAN的li | spe | cu细胞的(e)n 1s和(f)O 1s的lithium金属表面的XPS光谱。表面用2 kV的枪支蚀刻1分钟。
一、引言 寻找生态和可持续的能源存储系统必须继续解决化石燃料的有限供应及其对环境的负面影响。绿色能源的来源包括风能、海洋能、光伏电池和植物能[1-3]。环保和可持续的电化学储能装置是解决能源有限和污染问题的关键。几十年来,电解质的进步推动了电化学储能装置的发展。基于水电解质的装置在各种储能技术中受到了广泛关注,由于其安全环保、价格低廉和易于制造,应该属于下一代“绿色”电池。水的不可燃性使其成为比易燃有机电解质更安全、更环保的溶剂。
电解质在锂电池的正极和负电极之间进行离子,这是锂离子电池的保证,以获得高压和高能量密度的优势,因此电解质的低粘度可以使锂离子的移动。如果粘度高,它将形成一定的内部电阻,从而防止锂离子的运动。温度低时,电池会预热,因此电池内电解质的粘度随温度的变化而上升,从而提高了电池的充电和放电性能。因此,为了满足车辆的电源需求,有必要预热电池。但是,当温度低于25度以下时,锂电子将被冷冻,导致未能启动汽车。在这种情况下,车辆将事先为电池充电,以延长充电时间,并保证巡航范围。
由于其多功能特性,基于环氧树脂的固体聚合物电解质的潜在应用不断扩大。这些特征包括机械刚度,不易挥发性,非易光性和电化学稳定性。然而,值得注意的是,与传统的液体电解质相比,纯基于环氧的固体聚合物电解质固有地具有较低的离子传输能力。在室温下高度机械完整性和上离子电导率之间达到平衡构成了重大挑战。鉴于这一挑战,该综述致力于阐明基于环氧树脂的固体聚合物电解质的基本概念。它将探索各种制备技术,将不同的纳米材料掺入基于环氧树脂的固体聚合物电解质中,并评估其多功能性能。这种全面的评估将涵盖机械性能和电气性能,并特别关注其在电池和结构超级电容器中的潜在应用。