Solid-state interphases design for high-safety, high-voltage and long-cyclability practical batteries via ethylene carbonate-free electrolytes

电解质 材料科学 碳酸乙烯酯 阳极 阴极 热失控 石墨 化学工程 电极 电池(电) 化学 复合材料 物理化学 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Yu Wu,Wenjie Zhang,Yalun Li,Xuning Feng,Zhuang Ma,Dongsheng Ren,Languang Lu,Gui‐Liang Xu,Khalil Amine,Minggao Ouyang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:65: 103165-103165 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2023.103165
摘要

Ethylene carbonate (EC) plays a crucial role in current electrolytes for batteries. However, EC reacts exothermically with the electrode to trigger thermal runaway and undergoes continuous oxidative decomposition at high voltages, hindering it application for next-generation batteries. Here we report a simple and effective strategy to design sulfolane(SL)-based electrolyte with reshaped anions-dominated solvation structure, forming highly stable inorganic-dominated electrode-electrolyte interphases that efficiently stabilize nickel-rich cathode and graphite anode. Compared with the conventional electrolyte, practical pouch-type LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|Graphite cell with SL-based electrolyte significantly improve self-generated heat T1 and thermal runaway triggering T2 by 9.6 and 42.0 °C, respectively. More surprisingly, the pouch cell with SL-based electrolyte exhibits outstanding capacity retention of 88 % after 1000 cycles charged up to 4.5 V. The study brings new insights for unlocking advanced electrolyte candidates to build next-generation practical safer high-energy batteries.
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