欧阳明高院士/王莉/冯旭宁最新EnSM: 用于高安全实用锂电池的超保形CEI保护层

面临目前快速增长的储能需求，迫切需要开发高安全性和高能量的锂离子电池。富镍层状正极材料由于其相对较高的容量和较低的成本一直备受关注，然而随着镍含量的增加，电池因热失控而面临严重的安全问题。

在此，清华大学欧阳明高院士、王莉副研究员及冯旭宁等人系统地评估了实用的软包Li_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂/石墨 (NMC811/Gr) 型全电池的安全性能和相应的CEI改性正极材料的热稳定性，全面研究了材料和软包电池之间的热失控（TR）抑制机制和相关性。

通过采用不可燃的全氟化电解液，软包NMC811/Gr全电池固有热特性大大增强，这归因于NMC811通过原位形成坚固的富含无机LiF的CEI保护层从而提高了热稳定性。

图1. 具有常规和全氟化电解液的全电池的热失控特性比较

在整个生命周期的老化过程中，基于全氟化电解液的电池TR触发温度几乎没有变化（220.3°C@100循环vs 220.2°C@1循环），比使用传统电解液的电池高25.1°C。

此外，放热峰趋势（材料水平）与TR温度（电池水平）一致，表明坚固的CEI保护层有利于提高脱锂正极与其他组件混合物的热稳定性。原位CEI工程策略简单，适用于实际工业制造，为用于安全和高能电池的富镍正极提供了设计思路。

图2. 脱锂NMC811正极和其它组分混合物的热稳定性

图3. 全氟化电解液中脱锂NMC811正极的SEM表征

In-Built Ultraconformal Interphases Enable High-Safety Practical Lithium Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.007

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欧阳明高院士/王莉/冯旭宁最新EnSM: 用于高安全实用锂电池的超保形CEI保护层

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