Solvent-Mediated, Reversible Ternary Graphite Intercalation Compounds for Extreme-Condition Li-Ion Batteries

化学 插层(化学) 三元运算 阳极 电解质 石墨 电化学 无机化学 溶剂 离子 四氢呋喃 阴极 化学工程 有机化学 物理化学 电极 工程类 程序设计语言 计算机科学
作者
Lei Tao,Dawei Xia,Poom Sittisomwong,Hanrui Zhang,Jianwei Lai,Sooyeon Hwang,Tianyi Li,Bingyuan Ma,Anyang Hu,Jungki Min,Dong Hou,Sameep Rajubhai Shah,Kejie Zhao,Guang Yang,Hua Zhou,Luxi Li,Peng Bai,Feifei Shi,Feng Lin
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (24): 16764-16774 被引量:5
标识
DOI:10.1021/jacs.4c04594
摘要

Traditional Li-ion intercalation chemistry into graphite anodes exclusively utilizes the cointercalation-free or cointercalation mechanism. The latter mechanism is based on ternary graphite intercalation compounds (t-GICs), where glyme solvents were explored and proved to deliver unsatisfactory cyclability in LIBs. Herein, we report a novel intercalation mechanism, that is, in situ synthesis of t-GIC in the tetrahydrofuran (THF) electrolyte via a spontaneous, controllable reaction between binary-GIC (b-GIC) and free THF molecules during initial graphite lithiation. The spontaneous transformation from b-GIC to t-GIC, which is different from conventional cointercalation chemistry, is characterized and quantified via operando synchrotron X-ray and electrochemical analyses. The resulting t-GIC chemistry obviates the necessity for complete Li-ion desolvation, facilitating rapid kinetics and synchronous charge/discharge of graphite particles, even under high current densities. Consequently, the graphite anode demonstrates unprecedented fast charging (1 min), dendrite-free low-temperature performance, and ultralong lifetimes exceeding 10 000 cycles. Full cells coupled with a layered cathode display remarkable cycling stability upon a 15 min charging and excellent rate capability even at −40 °C. Furthermore, our chemical strategies are shown to extend beyond Li-ion batteries to encompass Na-ion and K-ion batteries, underscoring their broad applicability. Our work contributes to the advancement of graphite intercalation chemistry and presents a low-cost, adaptable approach for achieving fast-charging and low-temperature batteries.
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
在一起完成签到,获得积分10
1秒前
今后应助欢喜灵13采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
科研通AI6.3应助PQ采纳,获得10
2秒前
2秒前
现代半山完成签到 ,获得积分10
2秒前
支鸿完成签到,获得积分10
2秒前
澳bobo发布了新的文献求助10
3秒前
赘婿应助小庞采纳,获得10
3秒前
ZZ发布了新的文献求助10
4秒前
小巧的远望完成签到,获得积分10
4秒前
FreyaDoyle完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
6秒前
BX-95发布了新的文献求助10
6秒前
董闪闪完成签到,获得积分10
7秒前
zhutae完成签到,获得积分10
7秒前
天天完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
zzcres发布了新的文献求助20
7秒前
9秒前
楼台杏花琴弦完成签到,获得积分10
9秒前
香菜完成签到,获得积分10
9秒前
yongzaizhuigan完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
周周周周Jared完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
chenxin完成签到,获得积分10
11秒前
KYG完成签到,获得积分20
11秒前
美味的屑狐狸完成签到 ,获得积分10
12秒前
儒雅可燕完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
辛勤谷雪发布了新的文献求助10
14秒前
小李的科研同完成签到,获得积分10
14秒前
春实秋华完成签到,获得积分10
14秒前
小玉发布了新的文献求助10
14秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Short-Wavelength Infrared Windows for Biomedical Applications 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6060811
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7893171
关于积分的说明 16304659
捐赠科研通 5204784
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2784553
邀请新用户注册赠送积分活动 1767097
关于科研通互助平台的介绍 1647334