中国粉体网讯 3月31日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所先进储能材料与技术研究组在武建飞研究员的带领下，近期在高电压电解液体系开发应用方面取得关键性进展，相关研究成果近日发表于国际期刊《化学工程杂志》。
据介绍，当前锂离子电池由于其出色的电化学性能已经广泛应用于电动汽车，正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一，使用高比能正极材料（如NCM811）以及提高电池工作电压（>4.2V）是获得更高能量密度的最有效途径。然而，传统的碳酸酯基电解液无法适配高压电池体系，同时三元正极材料在高电压下发生各种副反应，最终导致体系劣化、容量衰减。
该研究团队开发了一种新型的高压氟化电解液体系，将NCM811正极材料的工作电压从4.2V突破性地提高到4.6V，拓展了三元体系的使用上限和应用范围，解决了两个重要问题：极大提高了高镍三元正极体系的比容量和工作电压，抑制NCM811正极在高电压下的结构相变、过渡金属离子溶出以及二次粒子的开裂，降低了极化，从而提高体系的能量密度和循环性能。构建了稳定的CEI和SEI，实现高负载量高镍三元体系电池在高电压下的可逆稳定循环。
武建飞介绍，通过密度泛函理论（DFT）计算系统阐述了该高压电池体系性能提升的原因。氟取代基（-F）具有很强的吸电子作用，降低了溶剂的最高被占据分子轨道（HOMO），从而提高了电解液的氧化电位。通过在正极表面形成了薄而均匀的富B和富F的无机电解质界面，减少了二次粒子的开裂从而缩小正极和电解液之间的接触面积，极大地抑制了电接触不良、副反应以及过渡金属离子溶出，从而突破了高镍三元正极在高电压下容量衰减严重等障碍，为设计开发高能量密度锂离子电池提供了新的思路和途径
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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