5ah锂电池 5度电（512V100AH）光伏家庭储能电池系统带RS485和CAN协议|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

5度电（512V100AH）光伏家庭储能电池系统带RS485和CAN协议

随着世界经济的快速发展，新能源已经是世界的主流，随着我国储能、新能源汽车等产业的快速发展，锂电池的需求量将会持续攀升，同时随着手机、电动车、光伏太阳能、电动工具、数码相机、家用储能等行业的快速发展，对锂电池的需求将会不断增长，锂电池概念发展前景很好。

根据用途不同，锂离子电池可分为消费型、动力型和储能型三种。就目前而言，锂电池的发展前景主要集中在动力电池和储能电池方面，主要用于电力车辆和能量存储。储能电池与动力电池二者在技术原理上并没有太大的区别，但是在实际应用中，它们的性能和使用寿命也各不相同。

储能电池的应用范围包括调峰、调频、可再生能源并网、微电网等。大部分的储能设备都不需要运动，所以不需要能量密度、功率密度，不同能量存储方案对能量密度的需求也不同；在电池材料上，要注重材料的膨胀率、能量密度、电极材料性能的均匀性，以达到更好的使用寿命和更低的价格。

削峰填谷储能项目，即利用储能装置，通过需量管理、峰谷电价差方式，实现削峰填谷，提高能源综合利用效率，优化用电方案，降低企业用能成本，可以有效降低电网负荷压力，形成企业和电网的双赢。

功能介绍

1、专业家庭储能电池配合逆变器供电家里所有电器

2、LCD屏显示电池当前状态的所有信息

3、安装操作简便

4、支持100%DOD充放电

应用场景

(家庭、车、船、户外、其他）

家储

电池体系（LFP/NCM)

LFP

串、并信息

最大支持6-8个并联，不能串联

产品认证

MSDS

海运鉴定报告

UN38.3

危包证

产品规格

产品尺寸：680*480*180mm

裸机净重：53KG

产品配件：35平方2米输出线1对，2米通迅网线1条，并机网线1条，挂架1个+安装螺丝一包，中性说明书1本

带包装重：63KG

包装信息

包装样式：危包纸箱

装箱规格：1PCS

外箱尺寸：82*61*31cm

净重/毛重：53/63kg

功能参数

额定功率：5120W

工作电压：51.2V

充电电压：57.6V

工作电流：0-100A

充电时长：2H0.5C电流

使用时长：2H0.5C电流

特殊溶剂化结构实现5V级锂电池！

在过去的几十年里，锂离子电池在便携式电源和电动汽车领域取得了快速的发展和前所未有的商业成功，人们期望能够进一步将其应用于可再生能源发电和住宅存储等大型储能领域。然而，当前商用锂离子电池尚不能满足这些大型储能应用的能量密度需求。因此，亟需开发具有更高比能量的二次电池体系。与最先进的锂离子电池相比，使用5 V级正极材料和锂金属负极的可充电电池可以提供更高的能量密度，因而备受关注。然而，该体系目前的主要瓶颈是缺乏合适的电解液，这种电解液既要具有高达5 V的氧化稳定性，又要与锂金属（电）化学兼容。同时，安全性也是必须兼顾考虑的问题。所有这些方面的综合使5 V级锂金属电池的构筑极具挑战。因此，开发合适且高效的电解液体系是5 V级锂金属电池发展的当务之急。

【工作简介】

近日，比利时鲁汶大学Alexandru Vlad课题组和厦门大学董全峰课题组等 报道了一种适用于5 V级锂基电池的二碳酸酯溶剂电解液体系。该电解液体系以2,5-二氧杂己二酸二甲酯（DMDOHD）作为溶剂、六氟磷酸锂（LiPF6）作为锂盐，在无添加剂或共溶剂以及1 M低盐浓度下，不仅能够实现稳定、无枝晶的锂沉积/溶出，而且还表现出高达5.2 V（vs. Li/Li+）的氧化稳定性。此外，以其作为基础电解液的5 V级Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池在C/3电流密度下循环250圈后仍能获得约97%的容量保持率，胜过传统的碳酸酯基电解液体系。理论计算与实验结果表明，该电解液体系优异的电化学性能主要归因于DMDOHD溶剂独特的化学分子结构、与锂阳离子的弱相互作用以及由此产生的特殊溶剂化结构。该工作展示了二碳酸酯溶剂在锂基电池实用探索方面的广阔前景，对未来开发新型高效且实用的锂基电池电解液体系具有重要意义。该文章以A dicarbonate solvent electrolyte for high performance 5 V-Class Lithium-based batteries为题，发表在国际顶级期刊Nature Communications 上。张筱喆，徐攀，段佳宁和林晓东等为本文共同第一作者。

【内容表述】

一般来说，线状碳酸酯（如DMC）具有低粘度和低熔点，有利于提升电解液的流动性和拓宽工作温度范围。但是，线状碳酸酯不具备在负极表面形成稳定SEI的能力，因此，不适合作为唯一溶剂。相反，环状碳酸酯（如EC）可以在负极（如石墨）表面生成有效的SEI。然而，它们的熔点较高，只能在较窄的温度范围内用作溶剂。如EC的熔点在36.4 oC左右，因此在室温下不能用作独立溶剂。商用锂离子电解液将锂盐溶解在线状碳酸酯和环状碳酸酯的混合溶剂中，如1 M LiPF6/EC-DMC，巧妙地实现熔点、粘度和界面化学之间的平衡。然而，基于这种配方的商用电解液仍然存在一些缺点，比如：（1）高挥发性和易燃性。由于线状碳酸酯成分的沸点和闪点较低，商用碳酸酯电解液具有高挥发性和易燃性，容易出现火灾、爆炸等安全问题。（2）低耐受电压。当工作电压超过4.5 V时，碳酸酯溶剂如EC容易氧化分解，这限制了它们在5 V级正极体系中的应用。（3）锂沉积/溶出库仑效率低。由于羰基官能团与锂金属的固有反应性，商用碳酸酯电解液通常表现出较低的锂沉积/溶出库仑效率（在不使用添加剂或共溶剂的情况下一般低于80%）和不可控的锂枝晶生长。

DMDOHD是EC/DMC基电解液体系固有的反应产物，通过DMC和EC开环产物之间的酯交换反应形成，具有两个碳酸酯基团。因此，DMDOHD在结构上综合了EC和DMC的特征。同时，它也与其他线状碳酸酯（如EMC）以及锂离子电池关键SEI组分二碳酸乙烯锂（LEDC）具有相似的结构特征。一般来说，结构的相似性也会导致理化性质的相似性。因此，作者们推测DMDOHD可能融合了EC的SEI成膜能力、EMC的高氧化稳定性以及DMC的良好脱溶剂化能力。理论计算结果也初步证明了这些猜测。此外，DMDOHD 溶剂有其它一些优点，如（1）沸点和闪点都远高于 DMC、EMC 和 DEC，因此使用 DMDOHD可能可以提高电池的安全性。（2）与 EC 相比，DMDOHD 在室温下呈液态，因此无需任何助溶剂即可使用。综合以上分析，作者们推测DMDOHD具有成为高电压锂金属电池电解液溶剂的潜力。

图1. 选择 2,5-二氧杂己二酸二甲酯 (DMDOHD) 作为电解液溶剂的设计原理。

为了证明以上猜测，作者们首先通过线性扫描伏安法、恒压漏电流测试、热重分析、差示扫描量热法以及燃烧测试等一系列实验对DMDOHD基电解液，即1 M LiPF6/DMDOHD（简称1 M-LPF-DMDOHD），和两种传统单碳酸酯电解液，即1 M LiPF6/DMC（简称1 M-LPF-DMC）和1 M LiPF6/EC/DMC（简称1 M-LPF-EC/DMC）的理化性质和氧化稳定性进行了细致的研究和比较。实验结果表明，DMDOHD基电解液相比于传统单碳酸酯电解液确实具有更好的氧化稳定性（约5.2 V）、热稳定性和安全性。

图2. 电解液的理化性质和氧化稳定性。（a）1 M-LPF-DMC、1 M-LPF-EC/DMC 和 1 M-LPF-DMDOHD 电解液的变温离子电导率。（b）Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池分别在4.9、5.0、5.1 和 5.2 V下保持8小时的恒电位漏电流曲线。（c）1 M-LPF-DMC、1 M-LPF-EC/DMC和1 M-LPFDMDOHD电解质的热重曲线。（d）含1 M-LPF-EC/DMC（上图）和1 M-LPF-DMDOHD（下图）电解液的玻璃纤维隔膜的燃烧测试。

为了进一步评估DMDOHD基电解液的锂金属兼容性，作者们利用Li||Cu半电池测试、Li||Li对称电池测试以及扫描电镜和原位光学显微镜表征技术对其锂沉积/溶出行为进行了探究。Li||Cu半电池和Li||Li对称电池测试结果表明，DMDOHD基电解液具有较好的锂金属兼容性。具体地，在0.5 mA/cm2电流密度、限制锂沉积/溶出容量为1 mAh/cm2的条件下，DMDOHD基Li||Cu半电池在循环250圈后仍能保持相对较低的过电势，且库仑效率能维持在90%以上（平均库仑效率约为92%），远优于1 M-LPF-DMC和1 M-LPF-EC/DMC电解液体系。在无添加剂或共溶剂以及1 M低盐浓度的限定条件下，该平均库仑效率甚至是目前已报道的碳酸酯基电解液体系中的最高值。同样地，在1 mA/cm2电流密度、限制锂沉积/溶出容量为1 mAh/cm2的条件下，DMDOHD基Li||Li对称电池也表现出比其他两种碳酸酯电解液体系更好的循环稳定性。

图3. 不同电解液中的锂沉积/溶出行为。（a）电流密度为0.5 mA/cm2（截止容量为1 mAh/cm2）时，在1 M-LPF-DMDOHD电解液中循环的Li||Cu半电池的锂沉积/溶出电化学曲线图。（b）不同电流密度时，在1 M-LPF-DMDOHD电解液中循环的Li||Cu半电池的极化概况。（c）电流密度为0.5 mA/cm2和截止容量为1 mAh/cm2的条件下，在不同电解液中循环的Li||Cu半电池的锂沉积/溶出库仑效率。（d）电流密度为1 mA/cm2和截止容量为 1 mAh/cm2的条件下，在不同电解液中工作的Li||Li对称电池的循环性能和极化演变。

此外，扫描电镜和原位光学显微镜成像结果表明，DMDOHD基电解液不仅可以获得光滑且致密的锂沉积形貌，而且可以显著抑制锂枝晶的生长。相反地，无论是1 M-LPF-DMC还是1 M-LPF-EC/DMC电解液体系，都无法避免地形成不均匀的、具有大量枝晶形状和多孔结构的锂沉积形貌。

图4. 在不同电解液中循环的铜电极和锂金属表面的扫描电子显微镜图。（a-f）在 (a, d) 1 M-LPF-DMC、(b, e) 1 M-LPF-EC/DMC 和 (c, f) 1 M-LPF-DMDOHD 电解液中以0.2 mA/cm2的电流密度沉积1 mAh/cm2锂金属后的铜电极表面图像。（g-l）在电流密度为0.5 mA/cm2时，(g, j) 1 M-LPF-DMC、(h, k) 1 M-LPF-EC/DMC 和 (i, l) 1 M-LPF-DMDOHD 电解液中循环20次后的锂金属表面图像（电池/测试在锂溶出程序后停止并拆卸）。

图5. 不同电解液中动态锂沉积的原位光学显微镜图。（a-c）电流密度为1 mA/cm2时，锂在(a) 1 M-LPF-DMC、(b) 1 M-LPF-EC/DMC 和 (c) 1 M-LPF-DMDOHD 电解液中分别沉积 0、0.5、1、2 和 3 小时的图像。

进一步地，为了验证DMDOHD是否可以作为高电压锂金属电池的电解液溶剂，作者们研究了其相关电解液在5 V级锂金属电池体系的电化学性能。Li||LiNi0.5Mn1.5O4全电池测试结果表明，与1 M-LPF-DMC（~89.5%）和1 M-LPF-EC/DMC（~90.3%）电解液体系相比，DMDOHD基电解液不仅具有更高的首圈库仑效率（~94.4%），而且具有更好的循环稳定性。在C/5的充放电倍率下，DMDOHD基Li||LiNi0.5Mn1.5O4全电池经过200次循环后仍然可以保持初始容量的94%，平均库仑效率为99.2%，而1 M-LPF-DMC和1 M-LPF-EC/DMC电解液体系分别在循环100和200次后只能获得约48%和71%的容量保持率。此外，在更严苛的测试条件下，DMDOHD基Li||LiNi0.5Mn1.5O4全电池仍能表现出优异的电化学性能。如，在更高的充放电倍率（C/3）、更低的N/P比（约4.5）以及更高的充电截止电位（5 V）等条件下，DMDOHD基Li||LiNi0.5Mn1.5O4全电池分别经过250、80和120次循环后依次可以获得94%、85%以及95%的容量保持率。

图6. 使用LiNi0.5Mn1.5O4作为正极材料的锂金属电池在不同电解液中工作的电化学性能。（a）在不同电解液中以C/10的倍率（1 C相当于 142 mA/g）循环的Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池的首圈恒流充放电曲线。（b）在1 M-LPF-DMDOHD电解液以C/5的倍率循环的Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池在不同循环圈数下的恒流充放电曲线图。（c）不同电解液中Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池的循环稳定性（以C/5的倍率循环）。（d）使用1 M-LPF-DMDOHD电解液的Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池在C/3倍率下的循环稳定性。

为了阐释DMDOHD基电解液在高电压锂金属电池体系的优异电化学性能，作者们从其对电极/电解液界面化学的潜在影响出发，利用XPS、分子动力学模拟以及透射电子显微镜等方法对其溶剂化结构以及所形成的SEI和CEI的结构、形貌和组成等进行了细致的研究。一般认为，金属锂的界面兼容性和循环稳定性与其表面所形成的 SEI 的品质密切相关。XPS结果表明，1 M-LPF-DMC电解液体系中所形成的SEI主要由过量的无机物种和极少量的有机物种所组成。而EC的加入使得SEI中的有机物种含量显著增加，相应的无机物种含量则相对减少，即1 M-LPF-EC/DMC电解液体系所形成的SEI富含有机物种。有趣的是，DMDOHD基电解液体系所形成的SEI的状况介于上述两者之间，即无机物种略高于有机物种，与文献中经常讨论的富无机SEI的情况相似，而且其无机和有机物种在纵向分布上也较为均匀。先前的研究表明，SEI中的有机物种一般有利于提升SEI的柔韧性，而无机物种则有利于提升SEI的刚性，因此，过量的无机物种和有机物种都不利于形成高品质的SEI。前者使SEI的刚性过大，导致SEI在锂金属沉积/溶出循环过程中容易发生破碎。而后者与锂离子的亲和性较强，容易阻碍锂离子在SEI中的扩散，且容易引起锂金属的纵向沉积，从而刺破SEI。另外，有机SEI一般具有孔隙结构，无法完全阻止电解液与金属锂的后续副反应。因此，1 M-LPF-DMC和1 M-LPF-EC/DMC电解液体系表现出较低的锂沉积/溶出库仑效率以及不均匀的、具有大量枝晶形状和多孔结构的锂沉积形貌。相反，DMDOHD基电解液所形成的SEI具有均匀分布且合适比例的无机-有机混合物种，有望同时具有良好的刚性和柔性，从而有效抑制锂枝晶的生长和电解液的腐蚀，因此，表现出较高的锂沉积/溶出库仑效率和较长的循环寿命。

SEI是由负极表面的溶剂和阴离子还原形成的，其组成与电解液的溶剂化鞘层结构密切相关。分子动力学模拟、拉曼光谱和核磁共振波谱结果表明，1 M-LPF-EC/DMC电解液的溶剂化鞘层结构主要以溶剂分离的离子对的形式存在，因此SEI主要由溶剂的还原形成，富含有机物种；而DMDOHD基电解液体系的溶剂化鞘层结构主要以接触离子对和离子聚集体的形式存在，因此SEI主要由阴离子的还原形成，富含无机物种，与XPS的结果相一致。

图7. 铜电极上形成的SEI的表面成分分析以及相关的电解液溶剂化结构。（a-c）在（a）1 M-LPF-DMC、（b）1 M-LPF-EC/DMC 和（c）1 M-LPF-DMDOHD电解液中循环后在铜/锂电极上形成的SEI的深度组成曲线。（d, e）1 M-LPF-EC/DMC（d）和1 M-LPF-DMDOHD （e）电解液的分子动力学模拟结构和简化的20个Li+配位环境结构的快照图。原子颜色：Li，绿色；C，深灰色；O，红色；P，紫色；F，浅蓝色。立方体代表分子动力学模拟中使用的超晶胞的周期性边界。

与负极SEI相似，正极CEI的品质也决定着正极/电解液界面的稳定性和电池的电化学性能。XPS和透射电镜结果表明，虽然三种电解液所形成的CEI的组成相似，但它们的结构形貌特征以及不同物种的含量都有着显著的不同。相比于1 M-LPF-DMC和1 M-LPF-EC/DMC电解液体系，DMDOHD基电解液所形成的CEI不仅具有更高含量的抗氧化含氟物种，形貌上也更加均匀、致密和保形，因此可以有效地抑制电解液在高电压正极表面的持续氧化，提升电池的循环稳定性。

图8. 在不同电解液中循环的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的表面成分分析和透射电子显微镜图。（a）在不同电解液中循环的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料表面 CEI 的组成。（b-d）在（b）1 M-LPF-DMC、（c）1 M-LPF-EC/DMC 和（d）1 M-LPF-DMDOHD 电解液中循环的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料表面的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像。（e-h）在1 M-LPF-DMDOHD 电解液中循环的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）图像（e）和不同元素如O（f）、F（g）和P（h）的相应 EDX 图。

尽管与传统的商用电解液相比，DMDOHD基电解液可以显著提升锂沉积/溶出库仑效率（~92%），且该结果在单一溶剂单一锂盐的碳酸酯基电解液体系较为出色，但仍难以满足实际应用的需求（每圈库仑效率需达到约99.95%）。众所周知，共溶剂或添加剂的引入可以改善锂基电池的循环稳定性和安全性。FEC 就是这样的一种关键共溶剂或添加剂，它可以改善电解液的锂沉积/溶出库仑效率。因此，作者们探究了FEC作为添加剂或共溶剂时对DMDOHD基电解液的锂沉积/溶出库仑效率的影响。Li||Cu半电池测试结果表明，FEC的最佳体积含量为16.7%，即DMDOHD/FEC体积比为5:1。具体地，在0.5 mA/cm2电流密度、限制锂沉积/溶出容量为1 mAh/cm2的条件下，使用该电解液配比的Li||Cu半电池的库仑效率可以显著提升至98%，并稳定循环至200圈，是迄今为止使用低浓度碳酸酯基电解液所获得的最佳性能。此外，使用该电解液配比的Li||LiNi0.5Mn1.5O4全电池也表现出更好的循环稳定性，在C/3的充放电倍率下，经过250次循环后可以获得约97%的容量保持率，这也优于之前报道的大多数碳酸酯基电解液体系。

图9. DMDOHD/FEC基电解液的锂沉积/溶出行为和以LiNi0.5Mn1.5O4作为正极材料的锂金属电池的电化学性能。（a）在电流密度为 0.5 mA/cm2和截止容量为1 mAh/cm2 的条件下，使用1 M-LPF-DMDOHD/FEC-5/1 (vol.)电解液的Li||Cu半电池的锂沉积/溶出库仑效率。（b）在1 M-LPF-DMDOHD/FEC-5/1 (vol.)电解液中，Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池在C/3倍率下的循环稳定性。（c）DMDOHD基电解液与之前报道的碳酸酯基电解液（1 M LiPF6作为锂盐）的Li||Cu电池的锂沉积/溶出库仑效率和循环寿命的比较。注：图9c中引用的参考文献为支持信息文件中的参考文献。

最后，为了探究DMDOHD溶剂的通用性，作者们还尝试了DMDOHD在锂离子电池体系中的应用，如作为共溶剂时对石墨||LiNi0.5Mn1.5O4全电池电化学性能的影响。结果表明，无论是在扣式电池还是软包电池的构型下，适量的DMDOHD的引入都可以显著提升石墨||LiNi0.5Mn1.5O4全电池的循环稳定性，进一步证明了DMDOHD在新兴电池应用中的多功能性以及作为电解液溶剂或共溶剂在特定目标下的实际应用价值。

图10. 以LiNi0.5Mn1.5O4作为正极材料、石墨作为负极材料、DMDOHD作为电解液溶剂的锂离子电池的电化学性能。（a）在不同电解液中以C/10的速率（1 C相当于142 mA/g，以 LiNi0.5Mn1.5O4的质量计算）循环的石墨||LiNi0.5Mn1.5O4电池的首圈恒流充放电曲线图。图中的LLF表示1 M LiPF6 + 0.5 M LiDFOB + 6wt.% FEC。（b, c）不同电解液中石墨||LiNi0.5Mn1.5O4电池的（b）库仑效率和（c）循环寿命比较图（以C/5倍率循环）。（d）在25 °C室温条件下，不同电解液中石墨||LiNi0.5Mn1.5O4电池的循环稳定性（0.5 C充电-1 C放电）。FEMC和PS分别代表2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯和1,3-丙磺酸内酯。1 M-LPF-PS-FDFxyz (x + y + z = 10) 表示1 M LiPF6 + 4 wt.% PS + FEC/DMDOHD/FEMC（x/y/z为体积比）。

【核心结论】

本研究报道了一种适用于5 V级高电压锂金属电池的新型二碳酸酯电解液体系。与传统单碳酸酯基电解液相比，该二碳酸酯电解液体系在高电压锂金属电池应用方面显示出许多内在优势，如：（1）锂沉积/溶出库仑效率高；（2）锂沉积均匀、致密且无枝晶；（3）氧化稳定性高达5.2 V（vs. Li/Li+）；（4）热稳定性增强；以及（5）界面化学改善等。得益于这些综合效应，使用该电解液体系的Li||LiNi0.5Mn1.5O4电池在运行250次循环后仍能保持初始容量的97%以上，远好于商用电解液以及之前报道的大多数碳酸酯基电解液配方。此外，通过引入共溶剂或添加剂，该电解液体系还能实现锂离子电池的高性能指标，证明了该电解液溶剂的高度通用性。作者们认为，后续通过提高锂盐浓度或使用多盐配方、特定添加剂和电解液稀释剂等方法，也许可以更充分地挖掘DMDOHD溶剂的潜力，进一步提升这种适用于下一代5 V级电池的电解液体系的综合性能。

【文献详情】

Xiaozhe Zhang, Pan Xu, Jianing Duan, Xiaodong Lin*, Juanjuan Sun, Wenjie Shi, Hewei Xu, Wenjie Dou, Qingyi Zheng, Ruming Yuan, Jiande Wang, Yan Zhang, Shanshan Yu, Zehan Chen, Mingsen Zheng, Jean-François Gohy, Quanfeng Dong* & Alexandru Vlad*. A dicarbonate solvent electrolyte for high performance 5 V-Class Lithium-based batteries. Nature Communications, 2024 , 15, 536. DOI: 10.1038/s41467-024-44858-3.

https://doi.org/10.1038/s41467-024-44858-3

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