?Nature:配體通道實(shí)現(xiàn)超快鋰離子傳導(dǎo) 2024年3月21日 上午11:14 ? z, 頂刊 ? 閱讀 29 電動(dòng)汽車(chē)和航空用鋰離子電池(LIBs)要求能量密度高、充電快和工作溫度范圍寬。因此,研究要求電解質(zhì)需同時(shí)具有高離子電導(dǎo)率、低溶劑化能和低熔點(diǎn),并形成陰離子衍生的無(wú)機(jī)界面相。 在此,浙江大學(xué)范修林、馬里蘭大學(xué)王春生和布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室胡恩源等人建立了一套溶劑篩選描述符,用于篩選寬溫域內(nèi)快速離子動(dòng)力學(xué)的潛在溶劑。具體而言,該工作提出新的參數(shù)可以描述鋰離子在液態(tài)電解液和固態(tài)電解質(zhì)中的傳輸行為并且提出并驗(yàn)證了一種“配體通道促進(jìn)傳輸”機(jī)制,其中鋰離子與內(nèi)外溶劑化鞘層中的小尺寸溶劑相互作用,形成了一個(gè)連續(xù)的鋰離子傳輸通道,加速鋰離子在電解液中的擴(kuò)散。與此同時(shí),第一層溶劑化鞘中的小尺寸溶劑也使得陰離子與鋰離子結(jié)合,形成陰離子衍生的界面膜。 基于此,作者設(shè)計(jì)出一種新型電解液[1.3M雙氟磺酰亞胺鋰鹽(LiFSI)/氟乙腈(FAN)],同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬溫高離子電導(dǎo)率(25°C:40.3 mS/cm,-70°C:11.9 mS/cm)并生成LiF-LixN-rich穩(wěn)定界面。結(jié)果顯示,該電解液使得石墨||NMC811電池在6C高倍率下實(shí)現(xiàn)超3000圈的穩(wěn)定循環(huán),以及1.2 Ah 石墨||NMC811軟包電池在-50°C下可逆充放電超150圈無(wú)明顯容量衰減。 圖1. FAN基電解液的性質(zhì)及離子傳輸機(jī)制 總之,該工作利用配體通道促進(jìn)離子傳輸機(jī)制的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的電解質(zhì)(1.3 M LiFSI/FAN),其具有較小的溶劑化鞘以及良好的快速溶解-解溶能力。結(jié)果顯示,F(xiàn)AN基電解質(zhì)具有超高的離子電導(dǎo)率:在 25 °C 時(shí)為 40.3 mS cm-1,在 -70 °C 時(shí)為 11.9 mS cm-1。 此外,其還實(shí)現(xiàn)了快速電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué),并促進(jìn)LiF-LixN-rich SEI的形成,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在超高速充電和超高溫條件下的出色電池性能。實(shí)用的 1.2Ah 石墨||NMC811 軟包電池使用 FAN 基電解液可提供 0.73 mAh g-1 的高可逆容量。在零下 50 °C(零下 65 °C 時(shí)為 0.62 Ah)時(shí),電池容量為 0.73 Ah,150 個(gè)循環(huán)后容量無(wú)衰減。因此,該工作機(jī)制可推廣到其他金屬離子電池電解質(zhì)。 圖2. FAN基電解質(zhì)在極端條件下的電化學(xué)性能 Ligand-channel-enabled ultrafast Li-ion conduction, Nature 2024 DOI:10.1038/s41586-024-07045-4 原創(chuàng)文章,作者:Jenny(小琦),如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2024/03/21/f016da8174/ 電池頂刊 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 ?理化所張鐵銳AFM: 銅納米粒子起大作用,實(shí)現(xiàn)高效光催化MSR制氫 2023年10月15日 他,合作發(fā)表第92篇Angew!瘋狂的單原子催化劑! 2023年10月9日 ?柳偉/金永成AM:Fe@Fe3O4(v)@Fe3C@C納米顆粒助力非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器 2023年10月6日 AFM:高性能鋰硫電池,循環(huán)900次,比能量372 Wh/kg! 2023年10月8日 計(jì)算+實(shí)驗(yàn)頂刊集錦:張明明、張福勤、朱向東、崔新江、吳飛翔等計(jì)算成果 2023年9月29日 ?北理Angew:Ti-CNO高效光熱催化CO2環(huán)加成 2024年4月30日