魏志祥/吳曉東/許晶晶ACS Nano:無共插層醚類電解液實現(xiàn)快充/寬溫鋰電 2023年9月25日 上午11:41 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 29 醚基電解液具有低粘度和低熔點的特點,是滿足快充和低溫鋰離子電池(LIB)日益增長要求的理想選擇。遺憾的是,石墨(Gr)電極與常用的醚類溶劑不兼容,因為它們會不可逆地共嵌入到Gr夾層中。 圖1 電解液設(shè)計 國家納米科學(xué)中心魏志祥、中科院蘇州納米所吳曉東、許晶晶等提出以環(huán)戊基甲基醚(CPME)作為無共插層的醚溶劑,它含有一個具有較大空間位阻的環(huán)戊烷基團,可獲得對Li+的弱溶劑化能力和較寬的液相溫度范圍(-140 至+106℃)。具體而言,這項工作設(shè)計一種包含1 M LiTFSI-CPME/氟代碳酸乙烯酯(FEC)的弱溶劑化電解液(WSE)。 研究顯示,與二甲醚溶劑的雙醚官能團對Li+的強螯合作用相比,CPME溶劑的單齒醚結(jié)構(gòu)降低了螯合作用,從而減弱了CPME與Li+的結(jié)合能,增強了Li+的遷移/脫溶劑化能力。此外,加入FEC助溶劑后,電解液離子電導(dǎo)率提高到2.23 mS cm-1,并進一步在Gr負極形成了堅固的富含LiF的SEI層。 圖2 醚基電解液中Li+轉(zhuǎn)移/脫溶劑化能力對Gr電極相容性的影響 得益于簡單的脫溶劑化過程和Gr電極表面堅固的SEI層,所設(shè)計的WSE與Gr負極具有良好的兼容性。因此,Gr/L半電池在-60℃的超低溫條件下顯示出卓越的倍率能力和令人印象深刻的低溫性能,具有較高的比容量(319 mAh g-1)。采用這種WSE的實用磷酸鐵鋰(LFP)(負載≈25 mg cm-2)/Gr(負載≈12 mg cm-2)軟包電池在1 C下也顯示出穩(wěn)定的循環(huán)性能,1000次循環(huán)后具有高庫侖效率(≈99.9%)和高容量保持率(≈80%)。 更重要的是,得益于CPME溶劑超寬的液相溫度范圍和WSE的快速脫溶劑化能力,這種軟包電池還表現(xiàn)出良好的快充性能(5C充放電速率下的容量保持率約為52%)以及在-60℃超低溫條件下的巨大應(yīng)用潛力。 圖3 全電池性能 Co-Intercalation-Free Ether-Based Weakly Solvating Electrolytes Enable Fast-Charging and Wide-Temperature Lithium-Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c04907 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/09/25/9b81dcd169/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關(guān)推薦 武漢理工麥立強團隊,最新Angew! 2024年5月27日 黃維院士團隊,最新Angew:超穩(wěn)定,連續(xù)循環(huán)8個月! 2024年7月1日 Nature子刊:構(gòu)建鈉離子導(dǎo)電不對稱電解槽,實現(xiàn)低電壓下海水直接電解 2023年10月2日 清華深研院最新AM!揭示富鎳高容量正極材料微結(jié)構(gòu)工程的機理! 2024年6月25日 ?浙大楊彬Nano Energy:熔鹽輔助合成FeNC NSs,用于工業(yè)級CO2電還原及Zn-CO2電池 2023年10月5日 ?南航常焜教授AM:非木質(zhì)素基質(zhì)構(gòu)建氣固界面增強光熱催化水蒸氣裂解 2023年9月25日