5.5V電解液實(shí)現(xiàn)電芯720Wh/kg ?產(chǎn)業(yè)化才是關(guān)鍵

馬里蘭大學(xué)(UMD)的研究人員最近開發(fā)了一種高可逆的5.3 V電池，采用的是LiCoMnO 4正極，石墨和鋰金屬負(fù)極。

移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車對(duì)于續(xù)航提升的需求下，在過(guò)去幾年中，增加電池的能量密度一直是電池技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)，而這，主要是通過(guò)增加電極容量或通過(guò)提高電池電壓(V)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為尋求最有效的正極和負(fù)極材料，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究以探索各種材料的配對(duì)，但是直到現(xiàn)在，由于傳統(tǒng)電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口狹窄，僅取得了有限的進(jìn)步。

高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用獲悉，馬里蘭大學(xué)(UMD)的研究人員最近開發(fā)了一種高可逆的5.3 V電池，采用的是LiCoMnO 4正極，石墨和鋰金屬負(fù)極。

該團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造了一種特殊設(shè)計(jì)的電解質(zhì)，對(duì)于LiCoMnO 4正極和(石墨和鋰金屬)負(fù)極，其電壓穩(wěn)定在5.5V 。這產(chǎn)生了5.3V Li-金屬電池，在1k周期內(nèi)提供720Wh/kg的高能量密度。這種電池化學(xué)特性具有> 99％的庫(kù)侖效率，為高壓和能量鋰離子電池提供了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

對(duì)于目前的鋰電池而言，面臨的一個(gè)尷尬現(xiàn)實(shí)是，從現(xiàn)有應(yīng)用的正極材料來(lái)看，比容量都已經(jīng)接近理論水平，因此留下進(jìn)一步改善的空間變的越來(lái)越少?，F(xiàn)有體系之下，增加電池輸出電壓是大幅增加電池能量密度的重要方向。

該團(tuán)隊(duì)指出，在增加電池輸出電壓的進(jìn)展上，主要受制于電解質(zhì)的電化學(xué)窗口的穩(wěn)定性，目前行業(yè)都還普遍低于5v，而其正在開發(fā)的是一種高氟5.5 V電解質(zhì)(1 M LiPF 6在氟代碳酸亞乙酯，雙(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯和氫氟醚[FEC / FDEC / HFE]與Li二氟(草酸)硼酸鹽[LiDFOB]添加劑)，使5.3V LiCoMnO 4正極能夠提供720 Wh /kg的能量密度，持續(xù)1000個(gè)循環(huán)和5.2 V石墨|| LiCoMnO 4全電池，以提供480 Wh/kg的能量密度100個(gè)循環(huán)。

5.5 V電解質(zhì)為開發(fā)高能鋰電池邁出了一大步。該團(tuán)隊(duì)指出，高壓電解質(zhì)使其能夠使用高壓正極和高容量硅和潛在的鋰金屬負(fù)極，這將顯著提高電池能量密度。然而，5.3V LiCoMnO 4的庫(kù)侖效率> 99％仍需要改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命。

對(duì)于該技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士指出，電池增加到5.3V是非常明顯的提升，目前產(chǎn)業(yè)化最高的在 4.2V左右。而其實(shí)現(xiàn)的能量密度比現(xiàn)有電池高出3倍。這為鋰電池接下來(lái)的發(fā)展提供了一定的方向和思路。

然而，問(wèn)題的關(guān)鍵在于，是否能盡快的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在成本的降低和規(guī)?；a(chǎn)之后能否達(dá)到預(yù)期是產(chǎn)業(yè)界比較關(guān)心的問(wèn)題。