由于醚溶剂的低粘度和低熔点,醚基电解质是满足快速充电和低温锂离子电池(LIB)日益增长的要求的有竞争力的选择。不幸的是,石墨(Gr)电极与常用的醚溶剂不相容,因为它们不可逆地共嵌入到Gr夹层中。
在这里,中科大Jingjing Xu,Xiaodong Wu,国家纳米科学中心Zhixiang Wei提出环戊基甲基醚(CPME)作为一种无共插层醚溶剂,其含有具有大空间位阻的环戊烷基团,以获得与Li+的弱溶剂化能力和较宽的液相温度范围(-140至+106)℃)。
文章要点
1)基于CPME和氟代碳酸亚乙酯(FEC)共溶剂的弱溶剂化电解质(WSE)可以同时实现快速去溶剂化能力和高离子电导率,这还可以在Gr阳极上诱导出富含LiF的固体电解质界面(SEI)。
2)因此,具有这种WSE的Gr/Li半电池可以在-60 ℃的超低温下提供出色的倍率性能、稳定的循环性能和高比容量(319 mAh g−1)。此外,具有该WSE的实用LiFePO4(负载量约25 mg cm−2)/Gr(负载量约12 mg cm−2)软包电池还表现出出色的倍率性能和超过1000次循环的稳定长期循环性能以及高库仑效率(≈99.9%),并在-60 °C下实现了令人印象深刻的低温应用潜力。
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Zhicheng Wang, et al, 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
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04907