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Enabling Stable Operation of Lithium‐Ion Batteries under Fast‐Operating Conditions by Tuning the Electrolyte Chemistry

电解质 材料科学 离子 化学工程 锂(药物) 纳米技术 无机化学 化学 有机化学 电极 物理化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Zehao Cui,Chen Liu,Arumugam Manthiram
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (41) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/adma.202409272
摘要

Abstract Inferior fast‐charging and low‐temperature performances remain a hurdle for lithium‐ion batteries. Overcoming this hurdle is extremely challenging primarily due to the low conductivity of commercial ethylene carbonate (EC)‐based electrolytes and the formation of undesirable solid electrolyte interphases with poor Li + ‐ion diffusion kinetics. Here, a series of EC‐free fast‐charging electrolytes (FCEs) by incorporating a fluorinated ester, methyl trifluoroacetate (MTFA), as a special cosolvent into a practically viable LiPF 6 –dimethyl carbonate–fluoroethylene carbonate system, is reported. With a solvent‐dominated solvation structure, MTFA facilitates the formation of thin, yet robust, interphases on both the cathode and anode. Commercial 1 Ah graphite|LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 pouch cells filled with the FCE exhibit ≈80% capacity retention over 3000 cycles at 3 C and 4 C (15 min) charging rates in the full range of 0–100% state‐of‐charge. Moreover, even at a low operating temperature of −20 °C, the 1 Ah cell retains a high capacity of 0.65 Ah at a 2 C discharge rate and displays virtually no capacity fade on cycling at a C/5 rate. The work highlights the power of electrolyte design in achieving extra‐fast‐charging and low‐temperature performances.
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