在-40 °C以下，鋰金屬負極很少能達到99%以上的庫侖效率，這阻礙了高能量密度鋰金屬電池在極端條件下的實際應用。
近日，上海交通大學Jiayan Luo，寧德時代新能源科技股份有限公司吳凱，天津大學Zhenglin Hu利用不同溶劑-稀釋劑組合的醚基局部高濃度電解液，研究了鋰金屬可逆性的限制因素。
文章要點
1）研究發現，除了脫溶劑屏障外，離子電導率、遷移數和擴散率等本體離子傳輸特性也是低溫鋰沉積行為的關鍵因素。在溶劑化能力中等弱的溶劑和粘度最小的稀釋劑的組合中觀察到優異的鋰金屬可逆性，突出了離子傳輸的作用和與脫溶劑權衡的必要性。
2）由鋰雙（氟磺酰基）酰亞胺、甲基正丙基醚和 1,1,2,2-四氟乙基甲基醚組成的優化電解質在電流密度為 0.5 mA cm-2 時，在 -40°C 時可提供 99.34% 的出色庫侖效率，在 -60 °C 時可提供 98.96% 的出色庫侖效率。此外，Li||LiCoO2（2.7 mAh cm-2）電池在這些溫度下表現出令人印象深刻的可逆容量和循環穩定性。
這項工作揭示了體離子傳輸與低溫性能之間較少被認識到的相關性，并為在寒冷環境下運行的鋰金屬電池的電解質設計提供了指導。
參考文獻
Zhengfei Zhao, et al, Leveraging Ion Pairing and Transport in Localized High Concentration Electrolytes for Reversible Lithium Metal Anodes at Low Temperatures, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202412239
DOI: 10.1002/anie.202412239
https://doi.org/10.1002/anie.202412239
