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高镍锂离子电池三元材料NCM电解质的应用

2021-04-20张文林刘雪娇马青查杨双丞张永康李春利

化工进展 2021年4期

张文林,刘雪娇,马青查,杨双丞,张永康,李春利

(河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家地方联合工程实验室,天津300310)

锂离子电池(LIBs)作为优异的能量转换、储存系统,在便携式电子设备、混合动力汽车等新能源领域有广泛的应用[1-4]。但随着现代科学技术的不断发展,对锂离子电池能量密度和安全性能上的要求也逐渐提高[5-6]。正极材料和电解质是锂离子电池不可或缺的一部分,对于提高电池能量密度和安全性、降低使用成本有直接影响。近年来,高镍三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622) 、 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)等以高容量、低成本和安全环保的特性引起了人们的关注,并被认为是最有应用前景的正极材料[7-10]。然而,与高镍三元材料相匹配的电解质研究很少被关注。因此,理论筛选并总结展望符合高镍三元材料电池特性的电解质,对于锂离子电池的发展具有重要意义。

电解质的类型多种多样,应用在高镍三元锂离子电池中表现的性能也各有不同。电池总能量的输出以及安全稳定状态的表现都取决于电解质的选择[11]。本文介绍了电解质的一般组成及其重要成分的独特特性,分析了不同类型电解质在高镍三元材料(主要为NCM523、NCM622、NCM811材料)电池中的性能特点,并综述了几种对电解质进行量化计算的有效方法,最后对离子液体基混合电解质在高镍三元材料中的发展进行了展望。

1 电解质的一般组成

电解质是正负极间起传导作用的离子导体,对电池性能有重要影响[12]。……

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