Репортаж от Wedoany，Команда профессоров Чэнь Чжунвэя (CHEN Zhongwei), Ло Дань (LUO Dan) и Ван Дундуна (WANG Dongdong) из Даляньского института химической физики Китайской академии наук (Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences) предложила стратегию дизайна электролита, основанную на «контрастной полярности», для улучшения характеристик литий-металлических аккумуляторов в условиях экстремально низких температур. Соответствующие результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
В условиях низких температур литий-металлические аккумуляторы сталкиваются с такими проблемами, как медленный перенос ионов, замедленная кинетика десольватации ионов лития и усиление побочных реакций на границе раздела фаз, что приводит к снижению ёмкости и ухудшению стабильности циклирования, ограничивая их применение в накопителях энергии, электромобилях и аэрокосмической отрасли. Для решения этих задач исследовательская группа, регулируя ион-дипольные взаимодействия между анионами и растворителями, создала стабильную анион-доминированную структуру сольватации при низких температурах.
В ходе исследования была отобрана пара растворителей с «контрастной полярностью»: диметоксиметан (DMM) с минимальным значением максимального электростатического потенциала (ESPmax) и фторэтиленкарбонат (FEC) с максимальным ESPmax. При низких температурах ослабленное взаимодействие между DMM и анионом бис(фторсульфонил)имида (FSI⁻) способствует вхождению аниона в сольватную оболочку иона лития; одновременно FEC, благодаря усиленному ион-дипольному взаимодействию, дополнительно фиксирует FSI⁻, формируя стабильную анион-доминированную среду сольватации. Кроме того, усиленное диполь-дипольное взаимодействие между DMM и FEC ускоряет кинетику десольватации ионов лития. Благодаря точной регулировке этих взаимодействий команде удалось добиться перехода координации анионов при низких температурах.
С использованием этой стратегии электролит индуцировал образование твёрдой электролитной межфазной границы, богатой фторидом лития (LiF), что способствует равномерному осаждению лития и высокообратимому поведению осаждения/растворения при низких температурах. Результаты испытаний показали, что полная ячейка Li||SPAN с этим электролитом сохранила 80% ёмкости после 150 циклов при минус 40 °C и высокой поверхностной ёмкости 4,5 мАч/см². Кроме того, мягкая батарея ампер-часового класса стабильно работала в течение 50 циклов при минус 20 °C, демонстрируя хорошую стабильность циклирования и сохранение ёмкости при низких температурах. Чэнь Чжунвэй отметил, что это исследование раскрывает новый механизм динамической эволюции сольватной структуры в условиях низких температур и предоставляет новую теоретическую основу и стратегию для разработки электролитов для низкотемпературных литий-металлических аккумуляторов.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
