【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】鋰金屬電池因其超過500 Wh kg?¹的高能量密度而備受關(guān)注。然而，鋰金屬電池在低溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)無(wú)法滿足極端低溫環(huán)境下的應(yīng)用需求，一直是限制其廣泛應(yīng)用的瓶頸。為了提升鋰金屬電池的低溫性能，近年來(lái)研究人員已經(jīng)開發(fā)了多種策略，包括共溶劑設(shè)計(jì)、弱溶劑化設(shè)計(jì)、鋰鹽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、人工固體電解質(zhì)界面(SEI)設(shè)計(jì)以及三維宿主材料設(shè)計(jì)等，但鋰金屬電池低溫下的容量嚴(yán)重衰減問題一直未被解決。提高鋰金屬電池低溫容量的關(guān)鍵是降低電池內(nèi)部阻抗，而阻抗與SEI的組成密切相關(guān)。通常認(rèn)為，陰離子衍生的富含無(wú)機(jī)物的SEI對(duì)鋰金屬電池是有益的。
 

　　近日，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院丁書江教授團(tuán)隊(duì)意外發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下，富含無(wú)機(jī)物的SEI由于界面?zhèn)鬏攧?dòng)力學(xué)遲緩會(huì)導(dǎo)致鋰金屬電池容量的嚴(yán)重下降，而溶劑衍生的富含有機(jī)物的SEI被證明由于其較弱的界面力和快速的孔隙擴(kuò)散機(jī)制，表現(xiàn)出更低的界面阻抗。作為概念驗(yàn)證，采用有機(jī)硅電解液并結(jié)合低溫化成循環(huán)，成功構(gòu)建了富含有機(jī)物的SEI，其有機(jī)成分增加了16.51倍，最終使鋰金屬電池在-40 °C條件下的容量提高了22.5%。本研究打破了對(duì)富含有機(jī)物的SEI的傳統(tǒng)認(rèn)知，是低溫電池設(shè)計(jì)理念和驗(yàn)證方面的重要進(jìn)步。
 

　　該研究成果以“Solvent-derived organic-rich SEI enables capacity enhancement for low-temperature lithium metal batteries”(溶劑衍生的富有機(jī)SEI有效提升低溫鋰金屬電池容量)為題發(fā)表在國(guó)際能源領(lǐng)域頂級(jí)期刊“Joule”(《焦耳》)上，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院為第一通訊單位。論文第一作者為西安交大博士生陰祥凱，通訊作者為西安交大化學(xué)學(xué)院丁書江教授、高國(guó)新副教授和于偉副教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。論文的表征及測(cè)試得到了西安交通大學(xué)分析測(cè)試共享中心、西安交通大學(xué)國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)的支持。