Multifunctional electrolyte additive for high power lithium metal batteries at ultra-low temperatures

电解质 金属锂 锂(药物) 材料科学 功率(物理) 金属 化学工程 无机化学 化学 冶金 热力学 电极 工程类 物理 内科学 物理化学 医学
作者
Kai Liu,Weili Zhang,Qingqing Feng,Yang Lu,Hao Wang,Guangyu Cheng,Hao Liu,Qingbin Cao,Zhenjun Luo,Pan Zhou,Yingchun Xia,Wenhui Hou,Kun Zhao,Chunyi Du
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-5474223/v1
摘要

Abstract Ultra-low temperature lithium metal batteries face significant challenges, particularly sluggish ion transport and uncontrolled lithium dendrite formation, especially under high power. An ideal electrolyte requires high carrier ion concentration, low viscosity, rapid desolvation, and stable interfaces. However, harmonizing these attributes remains a formidable task. Here, we designed and synthesized a multifunctional additive, perfluoroalkylsulfonyl quaternary ammonium nitrate (PQA-NO3), which features both cationic (PQA+) and anionic (NO3-) components. PQA+ reacts in situ with lithium metal to form an inorganic-rich solid-electrolyte interphase (SEI) that enhances Li+ transport through the SEI film. NO3- creates an anion-rich, solvent-poor solvation structure, improving oxidation stability at the cathode/electrolyte interface and reducing Li+-solvent interactions. This allows ether-based electrolytes to achieve high voltage tolerance, increased ionic conductivity, and lower desolvation energy barriers. The Li (40 µm)||NMC811 (3 mAh cm-2) cells with the developed electrolyte exhibited stable cycling at -60 ℃ and a 450 Wh kg-1 pouch cell retained 48.1% capacity at -85 ℃, achieving a remarkable energy density of 171.8 Wh kg-1. Additionally, the pouch cell demonstrated a high discharge rate of 3.0 C at -50 ℃, reaching a power density of 938.5 W kg-1, highlighting the electrolyte's potential for high-rate lithium metal batteries in extreme low-temperature environments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英姑应助小郭采纳,获得10
1秒前
helpmepaper完成签到,获得积分10
1秒前
css完成签到,获得积分10
2秒前
朱祥龙完成签到,获得积分10
2秒前
LIGANG1111完成签到 ,获得积分10
2秒前
研友_n0gowL完成签到,获得积分10
2秒前
动人的老黑完成签到,获得积分10
4秒前
涂涂完成签到 ,获得积分10
8秒前
lt完成签到 ,获得积分10
8秒前
11秒前
DAI完成签到,获得积分10
13秒前
koi完成签到,获得积分10
14秒前
搞搞科研发布了新的文献求助10
16秒前
jl完成签到 ,获得积分10
17秒前
All完成签到,获得积分10
17秒前
华夫饼完成签到 ,获得积分10
19秒前
果小镁完成签到,获得积分10
19秒前
甜味白开水完成签到,获得积分10
20秒前
wsl完成签到 ,获得积分10
24秒前
科研狗完成签到,获得积分10
26秒前
高鑫发布了新的文献求助10
29秒前
专注的水壶完成签到 ,获得积分10
33秒前
33秒前
陈半喆完成签到,获得积分10
33秒前
Neltharion完成签到,获得积分10
34秒前
大仙儿完成签到 ,获得积分10
37秒前
无限的依波完成签到,获得积分10
38秒前
无际完成签到,获得积分20
39秒前
zhang完成签到,获得积分10
39秒前
MXene应助koi采纳,获得20
40秒前
fuguier完成签到,获得积分10
40秒前
夙与完成签到,获得积分10
41秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
犹豫的雯应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
犹豫的雯应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
MOMO应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Animal Physiology 2000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3736779
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3280670
关于积分的说明 10020421
捐赠科研通 2997407
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1644533
邀请新用户注册赠送积分活动 782083
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 749656