韩国研发长寿命高压水系锂离子电池

近日，韩国浦项科技大学利用乙酰胺三元共晶电解质体系，通过优化固体电解质界面层，使高压水系锂离子电池在1C倍率下放电容量达152 mAh/g，1000次循环后电池容量仍保持在76%。研究成果发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。

电解质溶剂在电池研究中很关键。与传统有机溶剂相比，水虽不可燃，但电化学稳定窗口（ESW）窄，限制其在电池里的性能。而溶剂化化学设计是拓宽水的ESW的重要方法。本研究采用基于乙酰胺的三元共晶电解质，使ESW维持在1.4至5.1伏。该电解质把水分子限制在锂离子的初级溶剂化层内，减少了游离水，破坏了氢键网络。不过，因固体电解质界面（SEI）层初期形成不佳，电池初始容量保持率低。为解决此问题，研究人员扩大工作电压范围，引发析氢反应，优化了SEI层，减轻电子隧穿效应。优化后的SEI层更致密且富含氟化锂，能阻止水分解，提高循环稳定性。优化后的电池在1C倍率下，放电容量达152 mAh/g，1000次循环后还能保持76%的容量（116 mAh/g）。该成果体现了溶剂化结构和SEI层优化对提升高压水系锂离子电池性能的重要性，为相关研发提供了依据和指导。