Nat. Commun.: 石墨全电池，10.8分钟充电80%！

极快充电（XFC，即15分钟内充电80%）是当前锂离子电池（LIB）技术的迫切要求，也影响充电基础设施的规划。通过固体电解质界面（SEI）加速锂离子传输是提高充电率的主要障碍；反之，由于在电极表面镀锂，SEI层的有限动力学会对电池循环寿命和安全产生负面影响。

在此，韩国首尔国立大学Jang Wook Choi等人注意到γ射线可以诱导形成具有有利成分的人造SEI层，且SEI层成分对充电速率有显著影响。作者采用γ射线驱动的人造SEI层制备石墨负极以研究其电化学和物理化学性质，在电化学过程中，电子在还原过程中从石墨单向转移到电解液的最低未占分子轨道（LUMO）形成SEI层。

因此，电解液中的盐和溶剂均通过相同的机理被分解，从而提供了具有相对窄范围的SEI层的组分。另一方面，γ射线照射可以驱动涉及自由基中间体的光化学反应。因此，用γ射线照射可以优先分解容易转化为自由基的化合物，进而改善SEI构成的可调性。

图1. 光化学驱动的SEI 层的表征

结果表明，引入的γ射线辐射加速了含F盐的优先分解，以诱导富含LiF的SEI层的形成。这种富含无机物的SEI层促进了界面处的锂离子扩散，并且由于无机化合物的绝缘性质而保持稳定，从而实现长期循环寿命。

同时，对于容量为2.6 mAh cm^-2的石墨全电池来说，在10.8分钟内可实现极快充电至80%的容量。目前的LIB生产线可能无法立即采用涉及使用γ射线的提议方法。然而，它提供了有用的见解，可以激发电解液工程实现XFC的可能研究方向。

图2. 石墨全电池的电化学测量

Photochemically driven solid electrolyte interphase for extremely fast-charging lithium-ion batteries, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27095-w

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/c1861d12d3/

Nat. Commun.: 石墨全电池，10.8分钟充电80%！

相关推荐

分享到：