哈工大王家钧EnSM：可在-40℃下运行的固态电池！

固态电池（SSBs）在寒冷气候条件下的Li⁺传输动力学缓慢，严重阻碍了其实际应用。特别是，由于电解质-电极界面在低温下的兼容性较差，固态电池的动力不足。

图1. 低温下电解质和界面的多级桥接工程

哈尔滨工业大学王家钧等提出了一种电解质和界面的多级桥接工程，以改善Li⁺传输动力学，从而使准固体电池能够在低温（-40℃）下工作。研究显示，引入的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）通过化学键桥接稳定了界面，从而改善了低温下的界面Li⁺传输。此外，季戊四醇四丙烯酸酯（PETEA）和MPS形成的均匀聚合网络有助于改变电解质中的离子传输，从而改善电解质中和界面上的Li⁺传输。

图2. 电解质的低温性能

因此，采用MPSGPE组装的电池在低温下表现出更小的界面阻抗、加速的离子传输和更高的放电容量。实验显示，Li|MPS-GPE|LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)电池在-40°C时的库仑效率高达99.98%，比能量为266Wh⋅kg^-1。这项工作的研究为极端条件下高能量密度锂电池用新型固态聚合物电解质的设计提供了更多可能性。

图3. 低温全电池性能

Multistage bridge engineering for electrolyte and interface enables quasi-solid batteries to operate at -40°C. Energy Storage Materials 2024. DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103179

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