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离子偶极子化学驱动低温锂电池中锂离子溶剂化鞘的快速演化( Ion-Dipole Chemistry Drives Rapid Evolution of Li Ions Solvation Sheath in Low-Temperature Li Batteries )
Z Wang Z Sun Y Shi F Qi X Gao H Yang HM Cheng F Li dielectric constant ion-dipole chemistry lithium metal batteries low temperature solvation sheath
锂离子溶剂化鞘层的缓慢演化导致了通过钝化层的大电荷转移势垒和高离子扩散势垒,导致锂枝晶的不良形成和锂电池容量的损失,尤其是在低温下。本文提出了一种通过调节溶剂化剂的氟化度来加速Li+溶剂化鞘层演化的离子偶极子策略。碳酸乙烯酯(EC)基氟化衍生物、氟碳酸乙烯酯(FEC)和二氟碳酸乙烯酯(DFEC)作为高介电常数的溶剂。从EC到FEC和DFEC,随着氟化程度的增加,Li+Ipole的相互作用强度分别从1.90下降到1.66和1.44eV。因此,在20℃下,DFEC基电解质的离子脱溶速率比非氟EC基电解质快6倍。LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2锂电池在25°C下循环300次后,电池容量仍保持91%,在30°C下室温容量保持51%。通过弥补离子偶极相互作用与Li+溶剂化鞘层演化之间的鸿沟,为低温锂电池电解液工程的合理设计提供了一种新的技术。提出了一种通过调节溶剂化剂氟化度来加速Li+溶剂化鞘层演化的离子偶极子策略,不仅保证了放电/充电过程中电极/电解质界面的低Li+去溶剂化势垒,而且在阴极/阳极界面产生稳定的界面,使高电位锂金属电池能够稳定循环。
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