锂电池低温条件下的溶剂浓度极化

EES有个新突破,解决了电池低温下不稳定的问题。锂电池低温条件下遇到溶剂浓度极化这个大麻烦,不过这回崔永朋、王瑶还有邢伟这几位研究者把这个问题彻底搞清楚了。 他们发现溶剂浓度极化会把双电层给搞富溶剂了,导致电极溶解加快、脱溶剂也变得缓慢。所以团队设计出了一种高度去极化的溶剂来改善这个问题。 这个溶剂能把双电层内的溶剂聚集给抑制住,把原本溶剂主导的结构变成阴离子富集的。这样就可以把Li⁺-溶剂配位给脱钩,把电极和电解质的界面给优化了。 在-60°C下,他们做了实验发现电解质离子电导率有0.51 mS cm⁻¹,低温迁移数也高达0.65。DSR锂电池在这个温度下还能放出184.3 mAh g⁻¹的容量,跑了2000次循环后衰减率才只有0.0057%。 这项研究不仅能帮助设计出在-60°C下稳定的锂电池,还能给其他有机电极体系带来启发。通过这种策略性分子工程,研究者成功解决了三个老问题:抑制溶解、降低脱溶剂能垒还有优化界面相。 这次工作重新定义了基于有机电极的锂电池低温限制。它不仅代表了电化学性能上的一个进步,更是低温电池设计范式的转变。而且这个通用原则还能应用到其他场景中,为界面化学工程提供一个多功能平台。 通过对溶剂浓度极化的理解,合理设计电解质不再是只盯着体相性质优化了,有望在低温条件下革命性地提升电池性能。 EES这篇文章题为“Combating Solvent Concentration Polarization for Ultrafast and Highly Stable Lithium Batteries at −60 oC”,发表在Energy & Environmental Science杂志上,DOI号是10.1039/d5ee06738c。