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化学进展 DOI: 10.7536/PC221132 前一篇   后一篇

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锂电池高电压电解液

任启蒙1, 王青磊2,*, 李因文2, 宋学省2, 上官雪慧2,*, 李法强2,*   

  1. 1.临沂大学化学化工学院 临沂 276005;
    2.临沂大学材料科学与工程学院276003
  • 收稿日期:2022-12-01 修回日期:2023-03-16
  • 作者简介:李法强 博士,教授,博导。临沂大学材料学院副院长,历任青海锂业公司碳酸锂项目技术负责人,中国科学院青海盐湖研究所研究员,合肥国轩高科电池材料有限公司副总经理。主要从事盐湖资源综合利用及新能源材料等方面的研究工作。承担横纵向课题40余项,荣获2012年青海省科技进步一等奖,2018年青海省优秀学术论文三等奖,2016年中国科学院科技促进发展奖,2020年山东省创新创业一等奖,2021年青海省科技进步二等奖等奖项。青海省自然科学与工程技术学科带头人称号,青海省“高端创新人才百人计划”领军人才,江苏省“双创人才”。培养博士硕士研究生13名,在SCI等期刊上发表论文40多篇,申请国家发明专利24项,授权19项。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(NO. 22209065,22172070); 山东省自然科学基金项目(NO. ZR2021QE039,ZR2021QE149,ZR2020MB082)资助

High Voltage Electrolytes for Lithium Batteries

Qimeng Ren1, Yinwen Li2, Xuesheng Song2, Xuehui Shangguan2,*, Qinglei Wang2,*, Faqiang Li2,*   

  1. 1. School of Chemistry & Chemical Engineering, Linyi University, Linyi 276005, China;
    2. School of Materials Science and Engineering, Linyi University, Linyi 276003, China
  • Received:2022-12-01 Revised:2023-03-16
  • Contact: * e-mail: shangguanxuehui@lyu.edu.cn;wangqinglei@lyu.edu.cn;lifaqiang@lyu.edu.cn
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(NO. 22209065,22172070)and National Natural Science Foundation of Shandong Province(NO. ZR2021QE039,ZR2021QE149,ZR2020MB082)
随着我国“碳达峰”、“碳中和”战略的实施,发展清洁能源、推进新能源产业发展已成为全社会共识。锂电池因高能量密度、高功率密度、长循环寿命和绿色环保等显著优势,已成为新一代储能设备。其发展对缓解能源危机、带动新旧动能转换、实现“双碳”战略目标具有重要意义。为了进一步提高锂电池的能量密度,最有效的策略是采用高电压或高比容量的正极材料。然而,传统碳酸酯基电解液无法在高电压下稳定循环,因此拓宽电解液的电化学窗口尤为重要。本文总结了高电压电解液有机溶剂和添加剂的作用机理并探究了拓宽电解液电化学窗口的有效策略,同时对水系电解液、固态电解质、聚合物凝胶电解质的特性进行了归纳,最后对高电压电解液未来的发展和前景做出总结和展望,为锂电池高电压电解液的设计提供了科学依据。
With the proposal of "peak carbon dioxide emissions" and "carbon neutral" strategic objectives, developing clean energy and promoting the development of new energy industry has become the consensus of the whole society. Lithium battery as the candidates for new generation of energy storage equipment due to its remarkable advantages such as high energy density, high power density, high safety, long cycle life and environmental protection. Its development plays a significant role in alleviating energy crisis, driving the conversion of old kinetic energy into new and achieving the strategic goal of "carbon peaking and carbon neutrality". In order to further improve the energy density of lithium batteries, the most effective strategy is to use high voltage or high specific capacity cathode materials. However, due to the low oxidation stability and narrow electrochemical window of traditional carbonate ester electrolytes, they are prone to oxidative decomposition when the working voltage exceeds 4.2 V, which cannot be cycled stably at high voltages, so it is particularly important to broaden the electrochemical window of electrolytes. This paper mainly discusses the mechanism of organic solvents and additives in high-voltage electrolytes and explores effective methods to broaden the electrochemical window of new electrolytes, summarizes the characteristics of aqueous electrolytes, solid electrolytes, and polymer gel electrolytes, finally, summarizes and outlooks the future development and prospects of high-voltage electrolytes, this provides scientific basis for the design and development of high-voltage electrolytes for lithium batteries.

中图分类号: 

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摘要

锂电池高电压电解液