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鋰離子電池（LIBs）的高溫（HT）運行和存儲性能對于電動汽車、電網存儲或國防任務的應用至關重要。不幸的是，由于高溫下電極/電解質界面越來越不穩定，電池會發生嚴重的容量衰減。

圖1 Li-AMPS納米層的表征

華中科技大學黃云輝、蘇州大學鄭洪河、同濟大學羅巍等將電解液從成膜的任務中解放出來。相反，它利用了有利的固體電解質界面（SEI）形成官能團的優勢，將它們優先錨定在石墨（Gr）表面。具體而言，通過分子設計，作者同時將磺酸根、酰胺基和不飽和C=C鍵的有利SEI形成物種引入到Li-2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸（Li-AMPS）分子中，通過與Gr表面上殘留的-OH基團的脫水反應，構成錨定在Gr表面的SEI形成前體。通過在電化學循環過程中接收電子，Li-AMPS的活性C=C鍵會轉變為自由基，從而誘導C=C之間的聚合，從而在Li-AMPS分子之間構建聚合物網絡。

此外，分子先于電解液溶劑通過裂解C=N、C-S和S=O鍵的還原，導致SEI內形成多種含N、S的化合物（如Li₂SO₃、ROSO₂Li、Li₃N等）。此外，與自然生長的SEI不同（隨著電解液中的殘留物而不斷積累），這種錨定納米層只作用于Gr表面。

圖2 高溫條件下的NCM523電池的性能

此外，這種SEI比在基礎電解液中形成的SEI具有更高的熱穩定性，將SEI分解溫度從94℃提高到148℃。同時，Li-AMPS誘導的界面更加均勻，電阻更小，這證明了它在阻止電解液進一步分解方面是有效的。因此，Gr/NCM電池的高溫性能在可逆容量、循環和儲存穩定性方面得到了顯著改善。

本文通過采用改性石墨和LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂組裝全電池（正極負載≈18.5 mg cm^?2），在60°C下300次循環后，全電池的容量保持率從53.2%（原始石墨）提高到77.8%。另外，2 Ah、265 Wh kg^?1的軟包電池也能夠在80°C的極端溫度下運行200次循環。

圖3 Li-AMPS衍生的SEI對Gr/NCM523軟包電池高溫儲存性能的影響

Liberating the Electrolyte via In Situ Conversion of an Amide, Sulfonate-Containing Monomer Precursor for High-Temperature Graphite/NCM Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301550

原創文章，作者：科研小搬磚，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/03/516c07ed09/

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黃云輝/鄭洪河/羅巍AFM：在石墨表面錨定SEI前體獲得耐80℃軟包電池！

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