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ChemSusChem:石墨双离子电池阴极的热稳定性2022-11-08
目前,锂离子电池已广泛应用于大规模电网储能、电动汽车、手机、电脑、可穿戴电子设备等多种储能应用领域。与此同时,越来越多的电池火灾和爆炸事故也引起了人们对电池安全的关注。由于电极和电解液之间的放热反应,将会导致电池的异常运行并产生大量的热,最终引起电池的热失控。与传统的锂离子电池相比,双离子电池因其成本低、工作电压高而引起了人们的广泛关注。然而,关于双离子电池热稳定性的研究却很少。

 

 

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有鉴于此,作者首先采用差示扫描量热法(DSC)系统地研究了石墨正极在不同充电状态下的热稳定性,并将双离子石墨正极的热稳定性与其他常见的锂离子电池正极(LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoO2)进行了比较。除此之外,研究了添加不同比例的氟代碳酸乙烯酯(FEC)的双离子电池热稳定性。同时,作者比较了石墨作为正极(嵌入PF6)和石墨作为负极(嵌入Li+)的热稳定差异。研究结果显示,(1)双离子电池石墨正极相较于传统的锂离子电池正极在高温状态下,并没有放热反应的产生,具有更稳定的热行为;(2)电池的热稳定性与所用电解液息息相关。例如,3M LiPF6 EMC电解液是吸热的,但加入FEC作为共溶剂则会导致热释放,而对电解液的适当设计可以提高电池热稳定性;(3)锂离子负极在高温下产生大量的热并伴有明显的放热峰,而双离子电池石墨正极则表现为吸热反应。证明了,石墨的热稳定性与嵌层物种的类型有关,Li+插层使材料的热不稳定性增强,而PF6插层实际上使结构稳定。该研究证实了双离子在热稳定性方面优于锂离子,这使双离子在未来的大规模应用中具有良好的前景。

文信息

Thermal Stability of Graphite Electrode as Cathode for Dual-Ion Batteries

Yu Zhao, Kaiming Xue, Dr. Tian Tan, Dr. Denis Y. W. Yu

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202201221

 

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