西安交大：新型電解液助力鋰金屬電池寬溫域高效循環(huán)

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】西安交通大學教授唐偉聯(lián)合東南大學教授吳宇平等組成的國際團隊，基于對固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)化學的調(diào)控設(shè)計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化學的重要性，為寬溫域電解液的設(shè)計提供了有效策略，對推動寬溫域鋰金屬電池的技術(shù)突破和商業(yè)化進程具有重要指導意義。相關(guān)研究近日發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》。
 

　　鋰金屬電池因其高比容量的鋰金屬負極(3860毫安時/克)被視為實現(xiàn)超過500瓦時/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)定性以及枝晶生長問題，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)動力學緩慢，導致鋰枝晶生長和放電能量密度低。
 

　　針對上述問題，研究團隊通過構(gòu)筑局部高濃電解液，使鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)從溶劑主導轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子主導，促進陰離子分解，從而在鋰金屬負極表面構(gòu)建了富含氟化鋰等無機組分的SEI界面。電化學性能測試、理論模擬計算、界面表征以及原位光學觀察結(jié)果表明，富含氟化鋰等無機組分的SEI能夠有效促進鋰離子在SEI中的擴散并加速其去溶劑化過程，從而提升鋰金屬負極的動力學性能，并顯著抑制低溫下的鋰枝晶生長。因此，使用該電解液組裝的5.8安時軟包電池能夠在-40℃到60℃的寬溫度范圍內(nèi)運行，實現(xiàn)25℃時503.3瓦時/千克的高能量密度和260次循環(huán)的優(yōu)異壽命，以及-40℃時339瓦時/千克的超高放電能量密度。