石墨负极在低温下存在容量损失大,甚至不能充电(即Li+-插层)的问题,这主要是由于过电位大,去溶剂过程缓慢,离子在固体电解质界面(SEI)中运动不足所致。
近日,复旦大学夏永姚教授,董晓丽研究员采用弱溶剂化溶剂(三氟乙酸乙酯,ETFA,体积70%)促进脱溶,同时采用高介电常数和成膜助溶剂(氟乙烯碳酸酯,FEC,体积30%)以满足离子电导率。特别是,研究了SEI形成的温度相关演化,以揭示不同温度下SEI性质和Li+在SEI上迁移的相关性。
文章要点
1)弱溶剂化电解质和优化良好的SEI层的协同作用使Gr负极具有高达6 C的快速充电能力(180 mAh g-1, 0.5 C时容量的49%,1 C等于372 mA g-1),长循环稳定性500次,容量保持在5 C时的84.5%。同时,在-30 °C的低温条件下获得了183 mAh g-1的高可逆容量,相当于室温容量的50%。
2)对Gr||LiFePO4全电池的进一步研究显示,在-30 °C时,其可逆容量为90 mAh g-1,在-60 °C超低温下,放电容量保持率为37%。
这项工作为开发快充电和低温电池提供了一个有效途径。
参考文献
Yang Yang, et al, Synergy of Weakly-Solvated Electrolyte and Optimized Interphase Enables Graphite Anode Charge at Low Temperature, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208345
https://doi.org/10.1002/anie.202208345