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廈大趙金保AEM: 一種用于寬溫度范圍、快速動力學高壓鋰電池的多功能雙鹽局部高濃度電解液

目前人們對更高能量密度的存儲設備的需求越來越迫切，鋰電池傳統的商業碳酸鹽電解質僅具有有限的氧化穩定性（約4.3 V），限制了其在高壓電池領域的應用。

更重要的是電極材料在低溫條件下具有較慢的動力學，提供的容量較小。因此，開發一種能在較寬的溫度范圍內與高壓材料兼容的電解液就顯得尤為重要。

在此，廈門大學趙金保教授等人報道了一種多功能雙鹽局部高濃度電解質 (TEH-2m-LiTD+10%FEC)，含有10 wt%的碳氟酸鹽 (FEC)。

將其結合到Li||Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（Li||NCM523）電池中，在25℃、1C電流密度下充電至4.6 V，循環200次后容量仍能保持近89%，顯示出良好的高壓循環穩定性。此外，在10C時還實現了65% (≈130 mAh g^-1) 比容量的高倍率性能。

圖1. 基于五種電解液的Li||NCM523電池循環后的TEM圖像和XPS表征對比

此外，即使在-80 °C下，它仍保持液體狀態并表現出良好的離子導電性，并使 Li||NCM523電池在-40°C時可提供50%以上的室溫容量，并在相同條件下穩定循環超過200次，實現出色的低溫快速充電/放電性能。

它還具有與鋰金屬和石墨負極的兼容性。這項工作為快速動力學、高電壓、低溫鋰電池電解液的設計提供了新思路。結果表明，直接由最佳高濃度電解質制成的電解液不是最合適的方法，將稀釋劑與添加劑結合使用是必要且有效的。

圖2. 基于該電解液的Li||NCM523全電池的低溫性能

A Multifunctional Dual-Salt Localized High-Concentration Electrolyte for Fast Dynamic High-Voltage Lithium Battery in Wide Temperature Range, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101775

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