【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】西安交通大學(xué)教授唐偉聯(lián)合東南大學(xué)教授吳宇平等組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，基于對(duì)固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)化學(xué)的調(diào)控設(shè)計(jì)了一種寬溫域電解液，助力鋰金屬電池寬溫域高效循環(huán)。該研究展示了理解SEI化學(xué)的重要性，為寬溫域電解液的設(shè)計(jì)提供了有效策略，對(duì)推動(dòng)寬溫域鋰金屬電池的技術(shù)突破和商業(yè)化進(jìn)程具有重要指導(dǎo)意義。相關(guān)研究近日發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。
鋰金屬電池因其高比容量的鋰金屬負(fù)極(3860毫安時(shí)/克)被視為實(shí)現(xiàn)超過(guò)500瓦時(shí)/千克能量密度的重要途徑。然而，受限于金屬電極、電解液界面的不穩(wěn)定性以及枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題，鋰金屬電池循環(huán)壽命較短。在追求高能量密度的條件下，其循環(huán)穩(wěn)定性面臨更大的挑戰(zhàn)。此外，鋰金屬電池的性能受溫度變化影響顯著，低溫下由于鋰的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)緩慢，導(dǎo)致鋰枝晶生長(zhǎng)和放電能量密度低。
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)筑局部高濃電解液，使鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)從溶劑主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子主導(dǎo)，促進(jìn)陰離子分解，從而在鋰金屬負(fù)極表面構(gòu)建了富含氟化鋰等無(wú)機(jī)組分的SEI界面。電化學(xué)性能測(cè)試、理論模擬計(jì)算、界面表征以及原位光學(xué)觀察結(jié)果表明，富含氟化鋰等無(wú)機(jī)組分的SEI能夠有效促進(jìn)鋰離子在SEI中的擴(kuò)散并加速其去溶劑化過(guò)程，從而提升鋰金屬負(fù)極的動(dòng)力學(xué)性能，并顯著抑制低溫下的鋰枝晶生長(zhǎng)。因此，使用該電解液組裝的5.8安時(shí)軟包電池能夠在-40℃到60℃的寬溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)25℃時(shí)503.3瓦時(shí)/千克的高能量密度和260次循環(huán)的優(yōu)異壽命，以及-40℃時(shí)339瓦時(shí)/千克的超高放電能量密度。
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