背景介紹

低溫嚴重損害了鋰離子電池的性能，因此鋰離子電池需要具有寬流動性范圍、離子擴散速度快和脫溶劑化能較低的電解質(zhì)。而這里面的關(guān)鍵在于在Li⁺和溶劑分子之間建立溫和的內(nèi)部相互作用，這在商業(yè)碳酸亞乙酯基電解質(zhì)中很難實現(xiàn)。

正文部分

成果簡介

近日，湖南大學(xué)劉繼磊教授，構(gòu)建了低介電常數(shù)(ε)溶劑主導(dǎo)配位的溶劑化結(jié)構(gòu)，并通過羰基氧的電負性調(diào)節(jié)碳酸亞乙酯的配位強度。改性電解質(zhì)在?90 °C時表現(xiàn)出高離子電導(dǎo)率(1.46 mS·cm^?1)?，并在?110 °C時保持液態(tài)。因此，4.5?V石墨基軟包電池在?10 °C的200次循環(huán)中達到約98%的容量?保持率，沒有鋰枝晶。這些電池在?70?°C時也能保持約60%的室溫放電容量，即使在約?100?°C的溫度下也能奇跡般地保持放電功能。該研究以題目為“Breaking solvation dominance of ethylene carbonate via molecular charge engineering enables lower temperature battery”的論文發(fā)表在國際頂級期刊《Nature Communications》上。

圖文導(dǎo)讀

【圖1】a低溫電解質(zhì)設(shè)計原則。b常見碳酸鹽和羧酸鹽溶劑的熔點。c所選EB及其氟化類似物共溶劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

在LIB電解質(zhì)中，Li⁺通常通過電負性羰基氧與碳酸鹽電解質(zhì)中的極性溶劑分子配位。理論上，在不犧牲極性溶劑的高ε性質(zhì)的情況下削弱這種配位的一種方法是降低高ε溶劑中羰基氧的電負性，而不是用低ε溶劑取代它。這可能通過引入強吸電子元素來實現(xiàn)，例如氟。氟化預(yù)計會削弱高ε溶劑(即環(huán)狀碳酸酯)和Li⁺之間的配位相互作用(圖1a)，導(dǎo)致(i)釋放更多的高ε溶劑，這將促進低ε溶劑(如線性碳酸酯)與Li⁺的配位，占據(jù)其配位位點，從而將溶劑分離的離子對(SSIP)從高ε溶劑為主轉(zhuǎn)化為低ε溶劑為主，以及(ii)打破剩余配位的高ε溶劑的相互作用(圖1a)。獨特的溶劑化結(jié)構(gòu)具有幾個優(yōu)點：(i)通過降低高ε溶劑的配位數(shù)和強度以及促進低ε溶劑主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)的形成，顯著而徹底地削弱了Li⁺和溶劑之間的整體配位相互作用(圖1a)。此外，氟化羧酸鹽共溶劑也將通過羰基參與溶劑化，即使其與Li⁺的相互作用減弱(圖1a)。所有這些變化一起促進了所需溶劑化結(jié)構(gòu)的形成，其中Li⁺和所有溶劑之間的相互作用弱得多，這有望拓寬液體溫度范圍和進一步促進Li⁺脫溶劑化。(ii)由于較低的LUMO能量，氟化共溶劑將有利于富F SEI的形成。此外，氟化會降低電解質(zhì)的HOMO能量，從而拓寬其在高壓電池中的電化學(xué)窗口。這種方法提供了一種更有效的方法來恢復(fù)所需的溶劑化結(jié)構(gòu)，并有望將其應(yīng)用擴展到極低的溫度。基于這些考慮，本工作將丁酸乙酯(EB)確定為要氟化的溶劑，因為其熔點低(圖1b)。開發(fā)了一系列含有EB類似物作為共溶劑的高性能LIB電解質(zhì)，包括具有不同氟化程度或氟位點的4,4,4-三氟丁酸乙酯(ETFB)、七氟丁酸乙酯和2,2,2-三氟丁酸乙基酯(TFEB)(圖1c)。

【圖2】a 靜電勢(ESP)圖顯示了本工作中考慮的溶劑分子電荷分布。b Li⁺與不同溶劑的結(jié)合能。c基礎(chǔ)電解質(zhì)和含有EB、ETFB、EHFB和TFEB的電解質(zhì)電導(dǎo)率。d上述電解質(zhì)的DSC曲線。e不同電解質(zhì)在?110 °C下儲存后的圖像，持續(xù)30?min。f溶劑化結(jié)構(gòu)與電解質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)系。

氟化EB衍生物在羰基O原子周圍的電子密度低于EC或EB(圖2a)，導(dǎo)致與Li⁺的結(jié)合較弱(圖2b)。此外，氟化程度影響助溶劑的電負性和Li⁺-溶劑配位強度(圖2b)。例如，EHFB-Li+在含氟共溶劑中具有最低的結(jié)合能(~1.72?eV)，并且在混合溶劑中EHFB系統(tǒng)的EC-Li+具有最低的結(jié)合能(0.71?eV)。這些結(jié)果表明，氟化不僅降低了丁酸乙酯本身的配位，而且削弱了周圍EC和Li⁺之間的相互作用，后者可以用“偶極-偶極效應(yīng)”來解釋。具體地說，氟的強電子親和力導(dǎo)致電荷分布從C=O端偏移到-CF₃端，這改變了氟化丁酸乙酯和周圍EC分子之間的偶極-偶極相互作用，最終導(dǎo)致EC對Li⁺的弱溶劑化。

弱溶劑化結(jié)構(gòu)顯著改善了電解質(zhì)的物理性質(zhì)(圖2f)，如離子電導(dǎo)率和流動性。這是因為(i)一些EC分子從溶劑化結(jié)構(gòu)中釋放，以及(ii)更多低熔點的DEC和共溶劑參與溶劑化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致較低的熔點(圖2d)和較低的體相電解質(zhì)粘度(圖2c插圖)。具體而言，估計冰點增加的順序為EHFB(?135?°C)，TFEB(?132?°C)和ETFB(?130?°C)(圖2d)，遵循與EC-Li⁺結(jié)合能相同的趨勢。EHFB電解質(zhì)即使在?110?°C下儲存30分鐘依然能保持液態(tài)(圖2e)。基于粘度效應(yīng)和介電效應(yīng)(圖2f)，高離子電導(dǎo)率取決于的高介電常數(shù)和低粘度，因此具有高介電常數(shù)和低粘度的EHFB電解質(zhì)在?90?°C下實現(xiàn)了約1.46 mS·cm^?1的高離子電導(dǎo)率?(圖2c)。相反，基礎(chǔ)電解質(zhì)在約?50?°C時凍結(jié)(圖2d)，當溫度降至?90?°C時，顯示出較差的離子導(dǎo)電性(0.001 mS·cm^?1)(圖2c)。

【圖3】基于分子動力學(xué)(MD)模擬計算出?70°C下基礎(chǔ)電解質(zhì)(a)和EHFB電解質(zhì)(b)的徑向分布函數(shù)(g(r))和配位數(shù)(n(r)。c 在EHFB電解質(zhì)中不同溫度下EC和DEC的FTIR光譜C=O峰區(qū)域。d用Voigt函數(shù)擬合?70?°C下EHFB電解質(zhì)的FTIR光譜。基礎(chǔ)電解質(zhì)(e)和EHFB電解質(zhì)(f)中EC的對稱環(huán)變形和(C–O)鍵的拉伸振動拉曼光譜。g基于計算的RDF，五種電解質(zhì)在25?°C時的配位數(shù)。h 25?°C和?70?°C下基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)中所有溶劑組分與Li⁺的配位數(shù)。i在不同溫度下，基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)中的溶劑化EC與游離EC以及溶劑化EC與溶劑化DEC的比值。J當溫度從25°C降低至?70?°C時，基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)中溶劑化結(jié)構(gòu)變化示意圖?。

通過分子動力學(xué)(MD)模擬將溶劑化結(jié)構(gòu)解耦，并提供了在每種電解質(zhì)情況下計算的Li⁺的徑向分布函數(shù)(RDF)(g(r))和配位數(shù)(n(r))(圖3a、b)。每種溶劑的第一溶劑化半徑為~2.65??，PF₆^?占據(jù)第二個溶劑化殼層(~4.2??)形成分離的離子對(SIP-PF₆^?)。在基礎(chǔ)電解質(zhì)中，EC是第一Li⁺溶劑化殼中的主溶劑，室溫下的配位數(shù)為1.31，然后是線性碳酸鹽DEC(1.13)和EMC(0.94)(圖3g)。然而，隨著上述共溶劑的加入，Li⁺溶劑化結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。具體而言，EHFB電解質(zhì)中的EC配位數(shù)急劇下降至0.61(圖3b和圖3g)，而DEC配位數(shù)上升至1.46(圖3b和圖3g)。在EB、ETFB和TFEB系統(tǒng)中觀察到類似的趨勢，表明從EC主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镈EC主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)。這些轉(zhuǎn)變與氟化相關(guān)，并且共溶劑的氟化度越高，DEC溶劑與Li⁺的配位就越強，EC與Li⁺之間的相互作用就越弱。這些影響在較低的溫度下更為明顯。例如，EHFB電解質(zhì)中的DEC配位數(shù)從25°C時的1.46增加至?70?°C時的1.71，而EC配位數(shù)從0.61下降到0.33(圖3h)，表明在LT的第一個溶劑化殼中，更多的EC被DEC取代。相反，在基礎(chǔ)電解質(zhì)中，隨著溫度的降低，EC與Li⁺的配位數(shù)增加(從25°C時的1.34增加到-70°C時的1.76)，而DEC配位數(shù)減少(從25°C時的1.13減少到-70°C時的0.74)。考慮到配位每個Li⁺的溶劑分子總數(shù)恒定，EC配位的減少不可避免地導(dǎo)致DEC配位的增加。顯然，減少EC配位的優(yōu)勢不會被DEC配位的增加所掩蓋，這歸因于DEC相對于EC固有的低極性性質(zhì)。一方面，由于EC是一種高極性溶劑，因此EC配位數(shù)的減少無疑會導(dǎo)致溶劑化的減弱。另一方面，DEC的配位數(shù)的增加也導(dǎo)致溶劑化的減弱，因為其極性較低。因此，這兩個因素協(xié)同促進了整體弱化溶劑化結(jié)構(gòu)的形成。這突出了EHFB共溶劑在LT應(yīng)用中的優(yōu)點。除了氟化共溶劑對主要溶劑溶劑化的影響外，它們還影響Li⁺溶劑化，因為EB、ETFB、TFEB和EHFB的配位數(shù)隨著氟化的增加從1.3、0.85、0.74降至0.06(圖3g)。這與計算的Li⁺與溶劑結(jié)合能十分一致(圖2b)。此外，EHFB的配位數(shù)從25?°C時的0.06急劇增加到?70?°C時的0.56(圖3h)。這表明EHFB在LT下對Li⁺的溶劑化更具活性。低ε溶劑與共溶劑一起主導(dǎo)了溶劑化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致Li+與內(nèi)溶劑化鞘中所有溶劑之間的相互作用減弱(圖3j)。這些特征促進了Li⁺的脫溶劑化，從而增強了LT下的電化學(xué)動力學(xué)。

溫度相關(guān)的FTIR和拉曼光譜分析進一步證實了共溶劑與主溶劑一起對Li⁺溶劑化的貢獻(圖3c-f)。游離和溶劑化C=O的IR峰(在1660-1870 cm^?1的區(qū)域內(nèi))用Voigt函數(shù)擬合(圖3d)。溶劑化EC與游離EC之比(R₁)和溶劑化EC與溶劑化DEC之比(R₂)(等式1和等式2)用于量化溶劑化EC的相對豐度以及EC和DEC之間的配位競爭。

其中Asolvated EC、Afree EC和Asolvate DEC是溶劑化EC、游離EC和溶劑化DEC的C=O基團對應(yīng)的振動峰積分面積強度(圖3d)。定量分析顯示，隨著溫度從25℃下降至?70?°C，R₁和R₂值都有所下降(圖3i)。例如，EHFB電解質(zhì)的R₁值從1.34(25?°C)下降至1.09(?70?°C)，同時R₂從1.53(25?°C)下降至0.66(?70?°C)(圖3i)。這表明，共溶劑促進了DEC和Li⁺之間的配位，同時EC和Li⁺間的相互作用減弱，尤其是在LT。注意，與ETFB和TFEB相比，EHFB電解質(zhì)的R₂值下降得更快(圖3i)，表明其在LT下對DEC主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)有更大的選擇性。相反，對于基礎(chǔ)電解質(zhì)，R₁和R₂都隨著溫度從25?°C降低至?70?°C而增加，證實了在寬溫范圍內(nèi)EC主導(dǎo)的溶劑化作用(圖3i)。此外，這種變化伴隨著拉曼光譜中兩個溶劑化EC峰的顯著藍移(從741到749?cm^?1，從904到911?cm^?1)(圖3e)，進一步表明在LT基礎(chǔ)電解質(zhì)中，Li⁺和EC之間的配位相互作用更強。這降低了其在寒冷條件下的實用性。這些特征，包括降低的R1和R2值(圖3i)和抑制的C-O峰藍移(圖3f)，證明共溶劑能夠減弱EC的配位強度，從而設(shè)計了以DEC為主溶劑，共溶劑參與的溶劑化結(jié)構(gòu)，最終形成了弱溶劑化結(jié)構(gòu)(圖3j)。

【圖4】a不同電解質(zhì)中的Li⁺溶劑化/脫溶劑化能。b氟化共溶劑在削弱Li⁺和溶劑分子之間的相互作用、加速脫溶劑化和促進Li⁺擴散方面的關(guān)鍵作用。根據(jù)采用基礎(chǔ)電解質(zhì)(c)和EHFB電解質(zhì)(d)的LCO/Gr軟包電池EIS數(shù)據(jù)得出的弛豫時間分布(DRT)的溫度依賴性圖。通過Arrhenius擬合Rct(e)和RSEI(f)得到相應(yīng)的活化能。?10?°C下，采用基礎(chǔ)電解質(zhì)(g)和EHFB電解質(zhì)(h)的石墨/Li半電池兩個循環(huán)的原位DRT數(shù)據(jù)。

DFT計算表明，氟化共溶劑顯著降低了EC/DEC電解質(zhì)的Li⁺脫溶劑化能(圖4a)，并且這一趨勢高度依賴于氟化。共溶劑的氟化程度越高，脫溶劑化能越小(從4EC的1.1?eV至EC-2DEC-EB的1.0? eV，EC-2DEC-ETFB的0.93? eV和EC-2DEC-EHFB的0.83? eV)。這是由于氟取代基的強吸電子效應(yīng)，增強了Li⁺和低ε溶劑之間的配位，并形成了DEC主導(dǎo)的、總體減弱的溶劑化結(jié)構(gòu)，從而促進了脫溶劑化過程(圖4b)。

通過對弛豫時間(DRT)分布分析進一步驗證了氟化共溶劑對Li⁺脫溶劑化的影響(圖4c，d)。該分析通過連續(xù)分布函數(shù)中的局部最大值對不同的電化學(xué)過程進行了分類。Rct和RSEI都表現(xiàn)出強烈的溫度依賴性。低溫時Rct占主導(dǎo)地位，高溫時RSEI占主導(dǎo)地位。具體而言，EHFB電解質(zhì)在?60°C時具有1.0 Ω的最低Rct(圖4d)，然后是TFEB(3.2Ω)和ETFB(4.7Ω)。這些值遠小于基礎(chǔ)電解質(zhì)(8.8Ω)(圖4c)，表明助溶劑在促進電荷轉(zhuǎn)移中的重要作用。電荷轉(zhuǎn)移的活化能較低也證實了這一點(圖4f)，并且具有EHFB電解質(zhì)的LCO/Gr軟包電池活化能估計為10.9?kJ·mol^?1，約為基礎(chǔ)電解質(zhì)的三分之一(30.4?kJ·mol^?1)。活化能按EHFB<TFEB<?ETFB的順序增加，與脫溶劑化能的趨勢非常一致(圖4a)。采用基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)的Gr/Li半電池在?10°C下兩次電化學(xué)循環(huán)的DRT圖譜(圖4g，h)表明，EHFB系統(tǒng)表現(xiàn)出比基礎(chǔ)電解質(zhì)小得多的Rct，證實了共溶劑的引入促進了電荷轉(zhuǎn)移，特別是在低溫運行的石墨負極中。此外，與基礎(chǔ)電解質(zhì)(29.3?kJ·mol^?1)(圖4e)相比，具有EHFB的全電池中Li+通過SEI的活化能低得多(19.8?kJ·mol^?1)(圖4f)，因此RSEI顯著降低(圖4g，h)。此外，與基礎(chǔ)電解質(zhì)不同(圖4g)，EHFB系統(tǒng)中的RSEI略有變化，其值要小得多(圖4h)，這表明源自EHFB的SEI具有高導(dǎo)電性，并且比基礎(chǔ)電解質(zhì)中的SEI更堅固。

【圖5】在基礎(chǔ)電解質(zhì)(a)和EHFB電解質(zhì)(b)中，?10°C下長循環(huán)后無機SEI中官能團的深度分布。25 °C和?10?°C時基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)形成的SEI中ROCO₂Li組分(c)和CH₃COOLi組分的深度分布?。采用基礎(chǔ)電解質(zhì)(e)和EHFB電解質(zhì)(f)的石墨負極上Co⁺的空間分布。g在25°C和-10°C下，采用基礎(chǔ)電解質(zhì)和EHFB電解質(zhì)的電池化成后石墨負極SEI最上面15nm的三維重建圖。

用飛行時間二次離子質(zhì)譜法(TOF-SIMS)表征了循環(huán)石墨電極上SEI層的成分/結(jié)構(gòu)演變。深度剖面TOF-SIMS數(shù)據(jù)顯示，有機部分(CH₂^?、CO₃^?、C₂H₃O^?和C₂H₃O₂^?)主要集中在SEI的外表面(圖5c、d)，而無機LiF物種(LiF₂^?、Li₂F₃^?、Li₃F₄^?、Li₄F₅^?)和OH^?在SEI內(nèi)側(cè)更普遍(圖5a、b)。離子碎片潛在來源包括三種主要有機成分：ROCO₂Li(CO₃^?碎片)、CH₃COLi(C₂H₃O^?)和CH₃COOLi(C₂H₃O₂^?)，它們分別通過EC、DEC和羧酸鹽的電化學(xué)還原產(chǎn)生。在基礎(chǔ)電解質(zhì)中，ROCO₂Li信號隨著溫度從25?°C降低至?10?°C而增強(圖5c)，而CH₃COLi信號減少，并且?guī)缀鯖]有檢測到CH₃COOLi信號(圖5d)。這表明在基礎(chǔ)電解質(zhì)中EC是LT下進行還原的主要溶劑，而不是DEC。相反，?10?°C下，當使用EHFB電解質(zhì)時，ROCO₂Li信號降低，CH₃COLi信號增加(圖5c)，表明在EHFB中，LT增強了DEC還原并抑制了EC還原。在基礎(chǔ)電解質(zhì)中，EC對Li⁺的溶劑化在LT時得到促進，但在EHFB情況下得到緩解。此外，檢測到的CH₃COOLi信號表明，EHFB共溶劑參與LT時石墨表面的成膜(圖5d)。此外，在源自EHFB電解質(zhì)的界面中檢測到更多的LiF物種(圖5a，b)，并且它們的量隨著溫度的降低而增加。SEI性質(zhì)的差異反映在不同溫度下有機SEI組分(C₂H，ROCO₂Li)和無機物種(LiF，Li₂O)的3D空間分布覆蓋圖中(圖5g)。具體而言，在EHFB中，僅在SEI的最外層中發(fā)現(xiàn)少量有機組分(即C2H)，并且LT下更多的LiF存在于SEI內(nèi)層中。這可能是由于更多的EHFB參與溶劑化并有助于LT時SEI的形成。相反，基礎(chǔ)電解質(zhì)衍生的SEI中LiF少得多(圖5a，圖5d)。此外，在EHFB電解質(zhì)中，RT和LT條件下Co⁺的溶解和串擾被有效抑制(圖5e、f)。這可能是由于氟化電解質(zhì)的抗氧化性，用它可以很好地保護正極結(jié)構(gòu)在約4.5 V的高電壓下不受損壞。這突出了氟化共溶劑在高壓應(yīng)用中的顯著優(yōu)勢和SEI的優(yōu)異性能。相反，在基礎(chǔ)電解質(zhì)中，大量的Co⁺被溶解，然后串擾到石墨負極，這對SEI具有高度破壞性(圖5e、f)。

【圖6】NCM811/Gr(a)和LCO/Gr(b)電池在?10°C下不同電解質(zhì)中的循環(huán)行為。具有基礎(chǔ)電解質(zhì)(c)和EHFB電解質(zhì)(d)的LCO/Gr軟包電池RT充電-LT放電的電壓曲線。e具有不同電解質(zhì)的Gr/Li電池在不同溫度下的充電電壓曲線。f在?10°C和25?°C下長循環(huán)后石墨的XRD圖譜。g完全充電LCO/Gr電池的溫升速率隨溫度的變化。插圖顯示了測試后的照片。

將EHFB電解質(zhì)與商業(yè)1Ah NCM811/Gr和LCO/Gr軟包電池匹配獲得了優(yōu)異的低溫電化學(xué)性能。在?10?°C下200次循環(huán)后，NCM811/Gr的容量保持率為97.94%，LCO/Gr的容量保持率為86.70%(圖6a，b)。利用RT充電-LT放電方案，使用EHFB電解質(zhì)的LCO/Gr軟包電池在?40 °C時保持830 mAh的高容量?，相當于其RT容量的73.9%。即使在?70°C時，這些電池仍保留了約60%的RT容量(圖6d)。相反，使用基礎(chǔ)電解質(zhì)的LCO/Gr和NCM811/Gr電池表現(xiàn)出較差的性能，在?10 °C時僅保留約80%的RT容量?，在?40 °C時完全失效?(圖6c)。電池的低溫性能受到石墨負極的限制，這是由鋰枝晶引起的。事實證明，當在?10 °C下循環(huán)時，石墨負極基電池表現(xiàn)出顯著的容量衰減?(圖6a，b)。因此，對Gr/Li電池在低溫下的性能進行了評估。采用EHFB電解液的Gr/Li電池在-70°C和-20°C下充電，室溫放電后分別保持了57%和95%的容量。這些值遠高于基礎(chǔ)電解質(zhì)的值(分別為20%和69%的RT容量，圖6e)。XRD分析顯示，在?10°C循環(huán)的石墨負極中，在35.8°處觀察到明顯的鋰峰(圖6f)，而在EHFB情況下不存在。這些發(fā)現(xiàn)都證實了改性電池在低溫下能有效抑制鋰枝晶的形成。使用加速量熱法(ARC)評估安全性能(圖6g)。結(jié)果表明，與基礎(chǔ)電解質(zhì)相比，使用EHFB電解質(zhì)的LCO/Gr軟包電池安全性顯著提高。EHFB電解質(zhì)導(dǎo)致最大dT/dt顯著降低，僅為5.1?°C s^?1和高得多的熱失控溫度(TTR，226?°C)，能夠有效避免熱失控事件。此外，最高溫度降至309?°C，表明熱失控過程中釋放的總能量大幅減少。

總結(jié)和展望

本工作展示了一種使用傳統(tǒng)EC基電解質(zhì)的溶劑化設(shè)計策略，以提高LIBs低溫性能。通過引入氟化共溶劑，削弱了EC與Li⁺的強配位，并將EC主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镈EC主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)，特別是在低溫下。這種設(shè)計促進了Li⁺的脫溶劑化，同時保持了EC的高介電性能。此外，氟化共溶劑也有助于形成富氟SEI，增強了石墨負極在寒冷條件下的穩(wěn)定性。因此，在低溫性能方面取得了顯著的改進，例如更寬的流動性范圍(將液體保持在?110?°C)，電導(dǎo)率更高(在?90 °C時為1.46 mS·cm^?1?)，更容易的脫溶劑化過程，并抑制了鋰枝晶的生長。這使得1 Ah 4.5?V石墨基軟包電池在?10?°C下穩(wěn)定循環(huán)200多次，當在?60?°C下充放電一圈時，只有2%的容量損失并保持334 mAh的容量。此外，電池在?70°C時放電?，仍有60%的室溫容量，并能夠在約?100 °C的極低溫度下為設(shè)備供電?。這項工作為開發(fā)適用于極端環(huán)境的鋰離子電池提供了一種獨特的方法。

參考文獻

Yuqing Chen, Qiu He, Yun Zhao, Wang Zhou, Peitao Xiao, Peng Gao, Naser Tavajohi, Jian Tu, Baohua Li, Xiangming He, Lidan Xing, Xiulin Fan & Jilei Liu*. Breaking solvation dominance of ethylene carbonate via molecular charge engineering enables lower temperature battery, Nature Communications.

DOI:10.1038/s41467-023-43163-9

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43163-9

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