Advanced Science：拓宽锂离子电池工作温度范围-：20至100°C

2023年11月3日上午9:10 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 52

商用锂离子电池(LIB)的工作温度通常限制在-20至55 °C的狭窄范围内，因为电解液由高度挥发性和易燃的有机溶剂和热不稳定的盐组成。

日本东京大学Atsuo Yamada等人通过使用浓缩电解液（4.0 mol L^-1 LiN(SO₂F)₂/DMC）将LIB的工作温度扩大到-20至100°C。

在此，作者证明这种浓缩电解液还可以有效缓解传统稀电解液在极端温度下遇到的各种挑战：1）电解液本身和电解质-电极界面在高温和低温下的稳定性不足；2）高温下严重的产气和过渡金属溶解；3) 低温下缓慢的充放电动力学。

图1 与温度相关的物理化学性质

因此，由于浓缩电解液的高热稳定性溶剂化结构以及它提供的坚固且Li⁺导电的钝化界面，4.0 mol L^-1 LiN(SO₂F)₂/DMC电解液能够使石墨负极和高容量 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极以及相应的全电池在-20 到100 °C的宽温度范围内实现稳定充放电循环。

这项工作证明了在不需要笨重的热管理系统的情况下开发安全LIB的潜力，从而显著地增加其总能量密度。

图2 石墨电极的宽温运行

Concentrated Electrolytes Widen the Operating Temperature Range of Lithium-Ion Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101646

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