700 Wh/kg锂电池

最近，2篇文献报道了700 Wh/kg级的锂电池，分别是：

（1）中科院物理所基于宽电压范围的高比容量富锂材料LRM正极和通过PVDF隔膜涂覆改性的20μm锂金属负极，制造了软包锂电池。正极单侧面容量超过10 mAh/cm2，压实密度大于2.6 g/cm3。集流体采用超薄铝（9μm）和Cu（6μm）箔，电解液量E/C比为1.3g/Ah。在 2–4.8 V 的常规充放电电压范围内，电池容量9.72 Ah ，重量能量密度为 601.78 Wh/kg，体积能量密度大于 1175.56 W⋅h/L（图1a），且电池放电容量在3次循环后无明显下降。进一步将工作电压范围扩展到 1.25–4.8 V，重量能量密度高达 701.06 Wh/kg，体积能量密度达 1621.84 Wh/L（图1b）。

图1  锂金属||富锂材料软包电池

（2）北京理工大学成功构建了700 Wh/kg级的二次锂硫软包电池。该软包电池软包电池设计为 6 Ah，组装了9个双面硫正极和10个双面锂负极；正极硫含量为63 wt%，其余为导电碳和粘结剂，采用7.4 mgS/cm2的高硫载量正极；50 μm厚的金属锂负极面容量为10.3 mAh/cm2（N/P约为1）；电解质是醚基液体电解质，添加了二甲基二硒化物（DMDSe）作为氧化还原共介质，以改善稀电解质条件下的正极动力学，贫电解液（E/S ratio=1.7 gelectrolyte/gS）条件，实现了软包电池1563 mAh/g的超高放电比容量和695 Wh/kg的实际能量密度，接近700 Wh/kg。

图2  锂-硫软包电池

两款电池设计对应的各组分质量百分比如图3所示，富锂锰正极材料在正常电压范围内克容量达到300 mAh/g，当将电压范围拓展至1.25–4.8 V，富锂锰正极材料的克容量达到442.8 mAh/g。软包电池设计时，正极的质量占比达到62%，贫电解液条件下电解液占比为22%。而锂硫电池中，正极硫含量为63 wt%，硫材料首次克容量达到1563mAh/g，由于正极容量更高，在软包电池设计中，正极的质量占比为32%，但电解液含量更高，达35%。

图3  700Wh/kg级电池组分质量占比：左侧富锂锰电池，右侧锂硫电池