【儀表網 研發快訊】鋰金屬電池因其超過500 Wh kg?¹的高能量密度而備受關注。然而，鋰金屬電池在低溫環境下的性能表現無法滿足極端低溫環境下的應用需求，一直是限制其廣泛應用的瓶頸。為了提升鋰金屬電池的低溫性能，近年來研究人員已經開發了多種策略，包括共溶劑設計、弱溶劑化設計、鋰鹽結構設計、人工固體電解質界面(SEI)設計以及三維宿主材料設計等，但鋰金屬電池低溫下的容量嚴重衰減問題一直未被解決。提高鋰金屬電池低溫容量的關鍵是降低電池內部阻抗，而阻抗與SEI的組成密切相關。通常認為，陰離子衍生的富含無機物的SEI對鋰金屬電池是有益的。
近日，西安交通大學化學學院丁書江教授團隊意外發現，在低溫條件下，富含無機物的SEI由于界面傳輸動力學遲緩會導致鋰金屬電池容量的嚴重下降，而溶劑衍生的富含有機物的SEI被證明由于其較弱的界面力和快速的孔隙擴散機制，表現出更低的界面阻抗。作為概念驗證，采用有機硅電解液并結合低溫化成循環，成功構建了富含有機物的SEI，其有機成分增加了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%。本研究打破了對富含有機物的SEI的傳統認知，是低溫電池設計理念和驗證方面的重要進步。
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SEI有效提升低溫鋰金屬電池容量)為題發表在國際能源領域頂級期刊“Joule”(《焦耳》)上，西安交通大學化學學院為第一通訊單位。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學院丁書江教授、高國新副教授和于偉副教授。該工作得到了國家自然科學基金的資助。論文的表征及測試得到了西安交通大學分析測試共享中心、西安交通大學國家儲能技術產教融合創新平臺的支持。
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