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电解液是电池四大关键材料之一,被称为电池的血液。
——清华大学化学工程系研究员、博士生导师刘凯
2023年10月31日至11月2日,SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上,清华大学化学工程系研究员、博士生导师刘凯博士带来题为“高能安全低温电解液设计”的分享。
他指出,电解液是电池四大关键材料之一,被称为电池的血液。特殊的是,它既与正极接触又与负极接触,还与隔膜接触。对于电池很多性能的发挥、很多特性是起决定性作用的,比如能量密度、寿命、安全性等。
传统的锂盐结构,在溶剂化过程中,强溶剂化使锂盐在里面被解锂、导锂,传统的锂盐没有解决的问题是,锂在溶剂化中体积会变大,在电场的作用下,阳离子和阴离子都会移动,但是方向不同,很多有效的电流都会被有效阴离子取代掉,因为阴离子半径更小、移动速度更快,导致有效电流远小于实际的需要。
他们对盐进行分子结构等一系列改进,通过利用核磁表征结构,给它一定热冲击,锂和氧的配位会减弱,在核磁上出现明显高场和低场的移动,使其在溶液里也可以保持较好的折叠结构。有了折叠结构,接下来就要考虑带来物化性能,有折叠的超分子构像,带来哪些方面的性能的不一样。首先盐具有较高DN值,DN值表明电解液里的分子、锂盐分子对锂结构的程度,直观上给出电子能力,锂离子需要得到电子。
在正极方面,传统黑色电解液在10℃条件下容量酸解液已经很明显,换回锂盐容量有很大的提升,经历0.2℃到10℃的容量变化,可以看出来倍率非常明显,并且有利于锂金属电池在快充条件下长寿命的运行,能够在5℃条件下提升稳定性。
最后,他表示,在掌握正极、负极数据之后,接下来要看软包电池状态,例如420毫安时小软包电池,显著提升在大充电和快放电的密度,使其保持稳定循环。既具有很强的能量密度,又可以实现很高的工艺密度。
(北极星储能网根据现场速记整理,未经嘉宾审核)
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