Angew. Chem. :超高硫含量!MMDS添加剂助力高稳定4.6 V锂离子软包电池

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锂离子电池因具有长寿命、低自放电和成本合理的优点,被广泛的应用于便携式电子设备和电动车。然而,随着电动汽车和电网储能的发展,当今世界对高能量密度电池的需求比以往任何时候都更加迫切。提高锂离子电池的工作电压是获得高能量密度一种简单且有效的方法,但高电压下不稳定和不相容的电极-电解液界面引起的电池循环稳定性不理想,严重阻碍了高电压锂离子电池的发展。


近日,温州大学李林特聘教授联合华南师范大学曾荣华教授、李键辉博士,通过在4.6 V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523)||石墨软包电池中引入含硫量为34.04%的超高含硫量添加剂(甲烷二磺酸亚甲酯,MMDS),从而构建了一种由添加剂诱导形成的稳固富硫电极-电解液面相,该界面相的存在成功稳定了高电压NCM523||石墨软包电池,显著提高了电池的循环稳定性。



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通过理论计算发现MMDS可以通过与PF6-阴离子间的强作用力形成MMDS-PF6-团簇,该团簇具有的最低氧化电位使得MMDS可以在正极侧优先氧化;同时MMDS所具有的最低最低未被占据分子轨道(LUMO)能级以及最高电子亲和能给予了它在负极侧的优先还原性。因此,MMDS能够优先在正负极上界面构筑稳定的富硫电极-电解液界面膜。

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实验结果表明MMDS分解所构筑的富硫界面相在抑制电解液消耗、产气以及稳定电极材料、减少过渡金属溶出上有着非常好的效果。

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最终使用MMDS添加剂的NCM523||石墨软包电池能够在4.6 V下取得优异的循环及倍率性能,同时通过与较低硫含量的一系列添加剂做对比,突出了高含硫量添加剂MMDS的优势。这项工作将为通过电解质添加剂定制界面化学提供指导。

文信息

Sulfur-Rich Additive-Induced Interphases Enable Highly Stable 4.6 V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2||graphite Pouch Cells

Ziqiang Fan, Dr. Xunzhu Zhou, Jingwei Qiu, Zhuo Yang, Chenxi Lei, Dr. Zhiqiang Hao, Dr. Jianhui Li, Prof. Lin Li, Prof. Ronghua Zeng, Prof. Shu-Lei Chou


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202308888




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