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AM：具有快速传输性能和阴离子配对溶剂化结构的液化气体电解质实现的超低温Li/CF_x电池

锂氟化碳(Li/CF_x)是高能量密度能量存储系统中最有前途的化学物质之一，应用于不需要可再充电性的应用中。尽管Li/CF_x在环境条件下表现出高能量密度(> 2100 Wh kg^-1)，但在零下温度下实现如此高的能量密度仍然是一个挑战，尤其是在高电流密度下。

这里，美国加州大学圣地亚哥分校孟颖（Ying Shirley Meng）教授和陈政教授以及Weikang Li（共同通讯作者）等人报道了一种基于二甲醚的具有阴离子对溶剂化结构的液化气体电解质，具有低熔点(141°C)和低粘度(0.12 mPa×S，20°C)，在70°C至60°C之间具有高离子电导率(> 3.5 mS cm^-1)。此外，通过系统的X射线光电子能谱结合透射电子显微镜表征，作者评估了CF_x界面的低温性能。

作者得出结论，电解质的快速传输和阴离子配对溶剂化结构降低了低温下的电荷转移电阻，从而显著提高了Li/CF_x电池的性能(1690 Wh kg^-1，60°C；1172 Wh kg^-1，70°C，基于活性材料)。利用50 mg cm^-2负载电极，Li/CF_x在60°C时仍显示1530 Wh kg^-1，这项工作为电解质设计提供了见解，可以克服电池在极端环境下的工作限制。

图1. 低温电解质设计

图2. 电解质表征与模拟

图3. 电化学性能表征

优化的电解质在70到60°C的宽温度范围内显示出大于3.5 mS cm^-1的离子电导率。拉曼、MD和DFT模拟表明，配制的电解质具有阴离子配对溶剂化的特征，其中预先形成的Me₂O分子与Li⁺具有弱亲和力，通过影响去溶剂化过程而促进了倍率容量和低温操作，同时保持适当的传输。得益于快速的去溶剂化动力学和体相传输，优化的电解质实现了CF_x的高利用率，在室温和60°C下均表现出出色的倍率性能，并在扩展的工作温度窗口(-70°C∼+55°C)内表现出高能量密度。

Yin, Y., Holoubek, J., Liu, A., Sayahpour, B., Raghavendran, G., Cai, G., Han, B., Mayer, M., Schorr, N.B., Lambert, T.N., Harrison, K.L., Li, W., Chen, Z. and Meng, Y.S. (2022), Ultra-Low Temperature Li/CFx Batteries Enabled by Fast-transport and Anion-pairing Liquefied Gas Electrolytes. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207932. https://doi.org/10.1002/adma.202207932

AEM：抑制锂金属负极的化学腐蚀

锂金属负极对于下一代高能量密度可充电锂金属电池至关重要。尽管已经进行了广泛的研究来延长锂金属电池的循环寿命，但是与锂金属在液体电解质中的化学腐蚀相关的寿命还没有被定量地了解。

美国加州大学圣地亚哥分校孟颖（Ying Shirley Meng）教授和Wurigumula Bao以及密歇根州立大学Chengcheng Fang（共同通讯作者）等人将滴定气相色谱法与低温聚焦离子束相结合，建立了各种液体电解质体系中化学腐蚀速率与电化学沉积锂形貌之间的定量关系。

作者已经确定，腐蚀速率由沉积锂的孔隙率决定。沉积锂的孔隙率越大，腐蚀速率越快。作者进一步提出了减轻锂化学腐蚀从而延长锂金属电池寿命的策略。通过严格控制镀锂过程中的堆积压力，可以获得超低孔隙率的锂镀层，与高孔隙率锂镀层的腐蚀速率1.71±0.19%/天相比，腐蚀速率降低到0.08±0.16%/天。

图1. 锂金属在液态电解质中的腐蚀研究

图2. 形貌控制策略

图3. 控制液体电解质中的锂金属腐蚀

作者通过使用先进的电解质(LHCE)和用于锂沉积的优化堆叠压力(350 kPa),电镀超低孔隙率的锂，实现了仅具有与液体电解质的2D接触表面积。低接触表面积有助于致密的Li在液体电解质中稳定，并且在液体电解质中浸泡10天后，Li仅损失约0.8%的活性质量。本文的工作表明，通过控制锂与液体电解质的接触面积，可以有效地抑制锂的腐蚀。

Lu, B., Li, W., Cheng, D., Bhamwala, B., Ceja, M., Bao, W., Fang, C., Meng, Y. S., Suppressing Chemical Corrosions of Lithium Metal Anodes. Adv. Energy Mater. 2022, 2202012. https://doi.org/10.1002/aenm.202202012

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