電動汽車所用電池面臨的一個挑戰是,容易受到溫度因素的影響。冬季的低溫會減緩電動汽車電池的化學反應,延長充電時間,減少鋰離子電池的電量;而在炎熱的夏季,環境溫度過高也會大大減少行駛里程。
來自浙江大學材料科學與工程學院的博士生導師范修林帶領團隊,讓電解液同時具有高離子導電率、低溶解能力和低熔點等特性,并形成陰離子衍生的無機界面(anion-derived inorganic interphase)。
研究人員認為,改善電解質質量的最佳方法之一是使用溶解能低的小型溶劑,這種溶劑可以改變鋰離子在電解質中的移動方式,從而提高電導率并加快充電速度。
研究人員使用了一種名為氟乙腈(FAN)的溶劑,他們認為這種溶劑能使鋰離子電池同時實現高能量密度、快速充電和寬工作溫度范圍。
科學團隊使用次級溶劑化鞘的微小溶劑,析出主要溶劑鞘中的 Li + 離子,形成快速離子傳導的配體通道。同時,低溶解能的小分子溶劑也使陰離子進入第一 Li + 離子溶劑鞘中,形成富含無機物的界面。
在 25°C 環境下,FAN 中的電解液中,1.3 M 的氟硫酰亞胺鋰(LiFSI)表現出超高的離子導電性,達到 40.3 mS cm-1;即使在-70°C 下也可達到 11.9 mS cm-1,從而讓 4.5 V 的石墨 ||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 電池(1.2 Ah,2.85 mAh cm-2)在-65°C 下也能實現高可逆性(0.62 Ah)的充放電。
IT之家附上論文參考
Lu, D., Li, R., Rahman, M.M. et al. Ligand-channel-enabled ultrafast Li-ion conduction. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07045-4
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