中科大锂金属电池取得创新！能量密度高达500Wh/kg

倒计时4天

2024起点固态电池技术论坛

第二届PECA光储充联盟理事会

会议时间：2024年8月30日

会议地点：深圳·南山区深圳湾科技生态园发布中心

主办单位：起点固态电池、起点锂电、PECA光储充联盟

联合主办：深圳湾科技发展有限公司

前言

起据报道称，中国科技大学的最新研究成功将锂金属电池的能量密度提高到了505Wh/kg。

来源｜世界观

排版｜小锂

中国科技大学的最新研究成功将锂金属电池的能量密度提高到了505Wh/kg，这是目前锂离子电池的两倍多，有望使电动汽车的续航能力大幅提升，或者大幅减轻电池的重量。标志着高能量锂金属电池技术的重大突破。

现阶段，商业锂离子电池的能量密度大约为200-250Wh/kg，这一水平已成为限制电动汽车进一步发展的主要障碍。锂金属电池理论上的能量密度超过500Wh/kg，几乎是商业锂离子电池的两倍，被视为下一代高能量电池的关键技术方向。

尽管如此，锂金属电池在实际使用中仍面临诸多挑战，如枝晶生长、体积膨胀、死锂生成、电解液分解以及各种副反应，这些都极大地缩短了其循环使用寿命。为了克服这些问题，科研人员已经开发了多种电解液、调整了微观结构并优化了电池设计，使得锂金属软包电池的性能得到了显著提升，但仍未能彻底解决高能量密度与长循环寿命的矛盾。

图源：世界观

中科大的研究团队开发出了一种称为紧密离子对聚集体（CIPA）的创新电解液。在这种电解液中，阴阳离子对以紧密的方式堆积，形成了三维的聚集体（AGG）结构。这些聚集体由多个离子对通过配位作用紧密连接，锂离子间距达到约0.6纳米，聚集体的最大长度约3-4纳米，能在锂金属负极表面形成约6.2纳米厚的固体电解质界面膜（SEI），显著增强了界面的稳定性。此外，该电解液还能有效抑制氧化物正极材料的不可逆界面变化，从而减少副反应。

进一步的实验结果显示，采用CIPA电解液的锂金属软包电池实现了505.9Wh/kg的高能量密度，并在130次循环（约2750小时）中保持了91%的稳定性，这大大超出了先前的研究成果——循环次数不足50次。

虽然这些循环次数还达不到商业化标准，但该研究为开发长寿命、高能量密度的锂金属电池指明了新的方向，预计将对电动汽车和可再生能源存储等领域产生深远的影响。

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