在低温离子电池的以为基础的电解质中通过添加式调节间相启用同间隔无石墨阳极,用于低温离子电池
Yujie Yang1, Yawen Li1, Jingwei Zhang1
1Frontiers Science Center for New Organic Matter, Renewable Energy Conversion and Storage Center (RECAST), Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China.
ACS applied materials & interfaces
|February 21, 2024
概括
这项研究引入了1,2-二氧化乙 (DEE) 作为离子电池 (LIB) 的新型电解质溶剂,提高了低温下的石墨阳极性能. 优化的电解质确保了稳定的循环和高容量保留,克服了传统电解质的局限性.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 石墨阳极对于离子电池 (LIB) 是至关重要的,但由于高离子溶解障碍和缓慢的固体电解质相间传输 (SEI) 等问题,在低温下面的性能下降.
- 现有的电解质往往具有高点和强度的溶解,阻碍低温LIB操作.
研究的目的:
- 为LIBs开发一种新的电解质系统,使其在零下温度下实现稳定和高效的性能.
- 通过优化电解质组成和SEI形成来解决低温环境中石墨阳极的局限性.
主要方法:
- 使用1,2-二氧化乙 (DEE),一种以太溶剂,具有广泛的液态区域和弱溶解能力,作为基础电解质溶剂.
- 合理设计的电解质添加剂,在石墨阳极上构建一个稳定且离子导电的SEI层.
- 在低温下 (-20°C) 用石墨阳极和LiFePO4/LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极测试了优化电解质的电化学性能.
主要成果:
- 优化的DEE电解质促进了具有高离子导电性的完整SEI的形成,防止了协同插曲的问题.
- 石墨阳极表现出良好的长期稳定性 (在500个循环后保持91.8%的容量) 和显著的低温性能 (在-20°C下保持82.6%的容量).
- 使用优化电解质的LIB在与LiFePO4和LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极配对时,在-20°C时显著降低极化.
结论:
- 基于以太的电解质,特别是使用DEE,可以有效地设计为高性能低温LIB.
- 开发的电解质系统为提高LIB在寒冷环境中的运行范围提供了可行的解决方案.
- 这项研究为推进电池技术提供了有希望的途径,用于需要可靠的低温能量存储的应用.
