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        1. 蘇州納米所吳曉東團隊Chem. Eng. J.:構筑正負極通用的聚離子液體人工界面膜提高鋰離子電池高溫高電壓循環性能

            電極/電解液界面穩定性對于鋰離子電池的循環性能和安全性能都至關重要,在電極表面構建一個優異的界面SEI/CEI膜對于提高電池性能具有重要意義。 

            中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所吳曉東研究員團隊項目研究員許晶晶和博士生張鳳蕊設計了一種陽離子型聚離子液體(PIL)作為適用于高電壓NCM622正極和石墨負極的人工SEI膜來抑制電解液在電極表面的分解。這種PIL膜具有高的力學模量、優異的電化學和化學穩定性,作為人工SEI膜可以有效地抑制界面副反應,特別是其豐富的陽離子基團與鋰鹽的PF6-陰離子和碳酸酯溶劑有較強的庫倫作用,能促進鋰離子在SEI膜中的傳導。因此,PIL修飾的石墨負極比未修飾石墨負極顯示了提高的循環性能和庫倫效率室溫。0.1C倍率下首次充放電的庫倫效率由86%提高到了96%,1C倍率下循環150次后容量保持率由62.5%提高到89%(圖1)。同時,這種PIL材料也適用于高電壓正極材料,PIL修飾的NCM622正極在高溫55°C和高電壓4.5V0.5C倍率循環120次后也保持了90%的容量保持率,而未修飾的NCM622容量保持率僅有2.7%(圖2)。 

            1 (a) 聚離子液體的化學結構,(b) 包覆了PIL膜的石墨負極的SEM側面圖,(c) 包覆了PIL膜的石墨負極的EDS分析,(d) 石墨||Li電池的首次充放電曲線,(e) 石墨||Li電池的首次循環伏安曲線,(f) PIL中陽離子骨架和EC的靜電勢圖,(g) 石墨||Li電池的室溫1C的循環穩定性,(h) 石墨||Li電池的室溫1C的充放電曲線。 

            2 (a) 不銹鋼||Li扣電的LSV曲線,(b) NCM622||Li 電池循環前的電化學阻抗譜,(c) NCM622||Li 電池在25 °C 1C倍率的充放電曲線, (d) NCM622||Li 電池在25 °C 1C倍率的循環穩定性,25 °C 1C倍率循環后NCM622顆粒的SEM照片: (e)未修飾NCM622,(f) PIL修飾的NCM622,(g) NCM622||Li 電池在55 °C 0.5C倍率的循環穩定性,55 °C 0.5C倍率循環后NCM622顆粒SEM照片:(h) 未修飾NCM622,(i) PIL修飾的NCM622。 

            相關工作以Constructing a universal artificial polymeric ionic liquid interfacial film for graphite anode and High-Voltage cathode”為題發表于Chem. Eng. J.上 。該工作得到了國家自然科學基金面上項目等資助,同時感謝蘇州納米所納米真空互聯實驗站(Nano-X)提供的測試幫助。 

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