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HIU开发新型锂金属电池 具有超高能量密度和稳定性

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58京牌 ,德国乌尔姆亥姆霍兹研究所(Helmholtz Institute Ulm,HIU)开发了一种新锂金属电池,能够提供极高的能量密度(基于活性材料的总重量),达到560Wh/kg,同时表现出非常好的稳定性。

(图片来源:KIT)

该研究团队采用有前景的正极和电解质组合。通过富镍正极,可提供高单位质量能量;同时,经过多次充电循环后,离子液体电解质有助于充分保存容量。

与锂离子电池相比,锂金属电池作为具有更高容量储能的解决方案,日益受到关注。然而,因为电极材料与常规电解质系统发生反应,其稳定性存在挑战。

HIU研究人员使用的是低钴富镍层状正极(NCM88),可提供高能量密度。然而,在使用是普通商用有机电解质(LP30)的情况下,其稳定性较差。研究人员Stefano Passerini表示:“在LP30电解质中,正极上会出现颗粒裂纹。电解质在这些裂纹中发生反应并破坏结构。此外,负极上会形成像苔藓一样的厚含锂层。”

因此,研究人员使用了一种具有两个阴离子的离子液体电解质 (ILE)。借助于非挥发性、不可燃的ILE,可以明显减少富镍正极中的结构变化。

有了NCM88正极和ILE电解质,锂金属电池的初始存储容量达到214 mAh/g。经过1000次充电循环后,可以保存其中88%的容量。库仑效率(电池放电容量与同循环过程中充电容量之比)平均为99.94%。

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