AM：一种基于石墨负极的 50C 快充锂离子电池

Nanoyu

2022-09-07

尽管高能量密度锂离子电池 (LIBs) 已经进入电动汽车市场，但它们的商业应用仍然受到石墨负极缓慢动力学的严重影响。

近日，浙江大学范修林教授，马里兰大学王春生教授，中科院物理所Xuefeng Wang设计的电解质可以实现微米级石墨负极的极快充电（XFC），而不需要镀锂。

文章要点

1）对Li⁺在块体电解质中的扩散、电荷转移过程和固体电解质界面(SEI)的综合表征和模拟表明，高离子电导率、低Li⁺的解溶能和保护性SEI是XFC所必需的。

2）在此基础上，研究人员设计了两种可快充电的电解液：1，3-二氧戊环(DOL)中的低电压1.0 M LiFSI（用于LiFePO₄||石墨电池）和高电压1.0 M LiPF₆(4-氟乙烯碳酸酯(FEC)和乙腈(AN)的混合物(体积比7：3)。)（对于LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂||石墨电池）。

3）实验结果显示，前一种电解质使石墨电极在50 C达到180 mAh g^-1(1C = 370 mAh g^-1)，这比常规电解质高10倍。后一种电解质使LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂||石墨电池（2 mAh cm⁻²，N/P=1）在4 C充电和0.3 C放电时的可逆容量达到创纪录的170 mAh g^-1。

这项工作揭示了XFC的关键机理，并为实用的石墨负极快充锂离子电池提供了指导性的电解质设计原则。

参考文献

Chuangchao Sun, et al, 50C fast-charge Li-ion batteries using graphite anode, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202206020

https://doi.org/10.1002/adma.202206020