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看完585.9Wh/kg的柔性固态电池,咱们再看看600Wh/kg的另一篇文章的工作

国庆前后有三篇文章与(准)固态电池技术相关,都被大规模的报道了。上一期说了柔性固态电池那篇,这次咱们聊聊清华大学张强老师的这篇600Wh/kg电芯的工作,这篇文章用的是富锂锰基固溶体OLO/LRMO正极+无负极(锂金属),正好也与我上个月底北京开的会的内容有所相关。

考虑到咱们村现在对于固态很重视, 我们对于新技术的发展还是要多一些积极的态度。所以这次分析就是抓重点,说核心,有些话点到为止就行,大家应该都很聪明,自己领悟。

该工作用的是高分子聚合物(准固态电解质)体系fluoropolyether-based quasi-solid-state polymer electrolyte (FPE-SPE),具体材料是氟化聚醚高分子(fluoropolyether-based polymer electrolyte),这个材料可以创造出富阴离子(F-)的溶剂化结构,并且相应的在正极OLO表面生成保护层——因为OLO材料中的氧是不稳定的,很容易发生氧化反应逃逸出去,导致材料稳定性剧烈下降并且产气带来一系列问题。通过这个方法本工作构建了比较结实的CEI层,让OLO稳定化,这就是这个工作可以达成正极材料稳定/长循环效果的原因,如下图所示,a图是传统的OLO,b图是这个文章中体系稳定表面的OLO。

这个工作中的固态只能算是半/准固态,用的高分子电解质,然后他的工作里,介绍了几种单分子是如何聚合成高分子体系,加入LiTFSI盐以及TMP塑化剂做改性,然后合成的四种电解质如下图所示:PE/PSF-PE/PNF-PE/PTF-PE。总之PTF-PE这个富氟阴离子的体系是四种里效果最好的,起到了如前所述的一系列稳定化效果(showed preserved lattice integrity of cycled LRMO in the PTF-PE-SPE, whereas the PE-SPE induced lattice fringe distortion and spinel-like phase formation because of oxygen escape)。

循环后LRMO/OLO表面的Mn4+还存在,而不是常见的老化后的产物Mn3+(Turning to LRMO with PTF-PE-SPE, the most obvious difference is the presence of the Mn4+ component on the surface of LRMO instead of Mn3+after cycling, indicating that the strong Mn–F bonds at the LRMO surface contribute to stabilizing the valence state of Mn and suppressing O2−irreversible oxidation)。还有一些性能上好一些的电化学分析说明,我就不在这一一列了,大家有兴趣可以自己看原文。

但是你们注意一下:This quasi-solid-state polymer electrolyte with 30wt% trimethyl phosphate enables an LRMO cathode with a reversible high-areal-capacity cycling (>8mAhcm−2) in pouch cellsand long-term stability (>500 cycles at 25 Celcius) in coin cells, respectively. ->达成500圈循环寿命的数据是在扣电Coin cell里达成的,不是9Ah/604Whkg−1/1,027Whl−1的Cu|PTF-PE-SPE|LRMO /无锂过量,注液量为1.2gAh−1(注意这个注液量,你觉得这个固态有多固?当然我其实一直觉得管你黑猫白猫,性能牛逼就是好猫)的软包全电池,那个全电池的循环数据是在这张图里。

还有什么特别要说的么?

1)看来这个工作对于正极OLO是不错稳定作用,氟当然是好用的,不过600Wh/kg的电芯的循环并不怎么好,这是遗憾之一;

2)达到高的能量密度,锂金属-无负极(本文用的铜)的贡献怎么也得占到一半,然而这篇文章基本负极上啥也没说,这个有点奇怪。

3)以及一些性能能不能不只在扣电上出结果,比如这个循环稳定性怎么样,得在大容量/高能量密度的电芯上体现,我觉得这才是最有意思的事。

总之,挺有意思的工作,我更期待进一步的突破。

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/Ol-fB8v2efl3Fk-_oZFXPFCw0
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