高度易燃的碳酸酯電解液給鋰離子電池帶來嚴重安全隱患,制約其大規模應用。不可燃磷酸鹽電解液雖具安全性優勢,但鋰離子與磷酸鹽的強相互作用及低效擴散導致反應動力學遲緩,使安時級電池工作倍率長期局限在0.2 C以下。鑒于此,華中科技大學Jia Xie等通過設計螯合溶劑介導的離子-溶劑配位結構,成功調控了鋰離子-磷酸鹽相互作用。
本文要點:
(1)這種創新策略在保持1 mol L?1標準濃度的同時,實現了類似高濃電解液的高效準結構擴散機制與高鋰離子電導率,將安時級石墨|磷酸鐵鋰電池的工作倍率從0.2 C提升至2 C,其中1 Ah和25 Ah電池分別經歷1000次和600次循環后容量保持率達73.9%和71.0%。
(2)25 Ah電池在針刺測試中的最高溫度從338.9 ℃顯著降低至200 ℃。該策略為開發先進電解液體系提供了重要指導。
M. Liu, W. Liu, Z. Zeng, F. Ma, Y. Wu, K. Li, W. Zhong, X. Chen, S. Cheng, J. Xie, Chelating Solvent Mediated Solvation Structure Enables High-Rate Operation of Ah-Level Li-Ion Batteries in Nonflammable Phosphate Electrolyte. Adv. Energy Mater. 2025, 2500864.
https://doi.org/10.1002/aenm.202500864