-40℃，110次！南开大学李福军，JACS！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-10-10 07:30

正文

【高端测试找华算】 专注测试分析服务、自有球差电镜机时、全球同步辐射资源，20000+单位服务案例！

锂-氧(Li-O ₂ )电池因其极高的理论能量密度(约3500 Wh/kg)而被认为是极具前景的下一代高比能电池。然而,Li-O ₂ 电池的实际应用仍面临着诸多挑战,包括缓慢的氧气氧化还原动力学、电解质的低稳定性以及不可逆的锂沉积/剥离过程等。

在此， 南开大学李福军团队 在二甲氧基乙烷(DME)基电解液中引入环戊基甲基醚(CME),以实现Li-O ₂ 电池在低温下的阴离子溶剂化转变。随着温度降低，具有单一Li ⁺ 配位位点的CME可以取代第一溶剂化层中强溶剂化的DME，导致Li ⁺ -溶剂相互作用减弱和阴离子配位增强。

与Li ⁺ 配位的CME具有较短的停留时间，进而引发了溶剂化结构中快速的溶剂交换。由此产生的富无机物SEI降低了Li ⁺ 的迁移障碍，促进了其均匀沉积。基于此，Li-O ₂ 电池在低温下能够以高库仑效率进行锂的沉积/剥离，并实现长期循环稳定性。

图1. 不同电解液低温溶剂化转变模式

总之，该工作通过在二甲氧基乙烷（DME）基电解质中加入环戊基甲基醚（CME），实现了低温下Li-氧电池中阴离子溶剂化结构的转变。CME的引入降低了锂离子与溶剂分子之间的强配位作用，增强了阴离子与锂离子之间的配位，从而促进了锂离子的去溶剂化过程。该种结构转变导致在室温和低温下锂离子的快速交换，生成了富含无机物的固体电解质界面（SEI），改善了锂离子的传输效率，提高了锂沉积的均匀性，并有效抑制了锂枝晶的形成。

基于此，Li-O ₂ 电池在-40℃的低温条件下能够实现110个循环的稳定运行，每个循环的容量保持在1000 mAh g ^-1 ，显著提升了电池的低温性能和循环稳定性。因此，该工作为低温环境下Li- O ₂ 电池电解质的设计提供了新方向，为开发高能量密度电池在极端温度条件下的应用奠定了基础。

图2. 电池性能

Anionic Solvation Transition at Low Temperatures for Reversible Anodes in Lithium–Oxygen Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c10187

🌟 同步辐射 ，找华算 ！三代光源，全球机时，最快一周

-40℃，110次！南开大学李福军，JACS！

正文

请到「今天看啥」查看全文