罗加严/胡正林AFM：溶剂化工程获得-50至80℃的宽温电解液

极端温度（<-20℃或>50℃）会通过恶化体相离子传输和电极界面而严重损害锂电池的性能。

图1 电解液设计

天津大学罗加严、胡正林等为宽温电解液提出了一种弱溶剂和反溶剂组合的合理设计。其中，弱溶剂（N,N-二甲基三氟甲烷磺酰胺，TFMSA）可加速负极区周围Li⁺的解溶剂化动力学，而反溶剂（1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚，TTE）不仅可作为防冻剂在低温下顺利进行离子迁移，而且还可与弱溶剂相互作用，促进离子聚集的形成。此外，弱反溶剂电解液（WAE）与锂金属和石墨都有很好的兼容性。研究显示，在-40℃下，锂负极可提供98.5%的库仑效率，石墨的输出容量超过230 mAh g^-1。

图2 -40℃下锂化/去锂化状态的石墨负极表征

此外，锂离子/金属电池通过将石墨负极与钴酸锂正极配对，其正负容量比为0.75，可以在-50℃下实现稳定运行，平均库仑效率为99.9%。另外，具有4.2 mAh cm^-2高钴酸锂正极负载和50 µm薄锂负极的锂金属电池在-40℃时可提供73.8%的容量输出。此外，这些电池在80℃以下都很稳定，平均库仑效率为99.7%。这项研究证明了在WAE系统中相对宽松的Li⁺溶剂化环境，并为高性能锂离子和金属电池提供了宽温电解液。

图3 宽温电化学性能

Solvation Engineering Enables High-Voltage Lithium Ion and Metal Batteries Operating Under −50 and 80 °C. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302503

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罗加严/胡正林AFM：溶剂化工程获得-50至80℃的宽温电解液

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