本报讯（见习记者李媛）西安交通大学教授唐伟联合东南大学教授吴宇平等组成的国际团队，基于对固态电解质界面膜（SEI）化学的调控设计了一种宽温域电解液，助力锂金属电池宽温域高效循环。该研究展示了理解SEI化学的重要性，为宽温域电解液的设计提供了有效策略，对推动宽温域锂金属电池的技术突破和商业化进程具有重要指导意义。相关研究近日发表于《德国应用化学》。
锂金属电池因其高比容量的锂金属负极（3860毫安时/克）被视为实现超过500瓦时/千克能量密度的重要途径。然而，受限于金属电极、电解液界面的不稳定性以及枝晶生长问题，锂金属电池循环寿命较短。在追求高能量密度的条件下，其循环稳定性面临更大的挑战。此外，锂金属电池的性能受温度变化影响显著，低温下由于锂的传质动力学缓慢，导致锂枝晶生长和放电能量密度低。
针对上述问题，研究团队通过构筑局部高浓电解液，使锂离子溶剂化结构从溶剂主导转变为阴离子主导，促进阴离子分解，从而在锂金属负极表面构建了富含氟化锂等无机组分的SEI界面。电化学性能测试、理论模拟计算、界面表征以及原位光学观察结果表明，富含氟化锂等无机组分的SEI能够有效促进锂离子在SEI中的扩散并加速其去溶剂化过程，从而提升锂金属负极的动力学性能，并显著抑制低温下的锂枝晶生长。因此，使用该电解液组装的5.8安时软包电池能够在-40℃到60℃的宽温度范围内运行，实现25℃时503.3瓦时/千克的高能量密度和260次循环的优异寿命，以及-40℃时339瓦时/千克的超高放电能量密度。
相关论文信息：
10.1002/anie.202503693
0 条