Ion–Solvent Interplay in Concentrated Electrolytes Enables Subzero Temperature Li-Ion Battery Operations

电解质 碳酸乙烯酯 材料科学 电化学 溶剂 化学工程 石墨 离子 锂(药物) 锂离子电池 反离子 电池(电) 无机化学 电极 有机化学 化学 物理化学 复合材料 热力学 功率(物理) 内分泌学 工程类 物理 医学
作者
Soohwan Kim,Bumjoon Seo,Hari Vignesh Ramasamy,Zhongxia Shang,Haiyan Wang,Brett M. Savoie,Vilas G. Pol
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (37): 41934-41944 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.2c09338
摘要

Despite the essential role of ethylene carbonate (EC) in solid electrolyte interphase (SEI) formation, the high Li+ desolvation barrier and melting point (36 °C) of EC impede lithium-ion battery operation at low temperatures and induce sluggish Li+ reaction kinetics. Here, we demonstrate an EC-free high salt concentration electrolyte (HSCE) composed of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt and tetrahydrofuran solvent with enhanced subzero temperature operation originating from unusually rapid low-temperature Li+ transport. Experimental and theoretical characterizations reveal the dominance of intra-aggregate ion transport in the HSCE that enables efficient low-temperature transport by increasing the exchange rate of solvating counterions relative to that of solvent molecules. This electrolyte also produces a <5 nm thick anion-derived LiF-rich SEI layer with excellent graphite electrode compatibility and electrochemical performance at subzero temperature in half-cells. Full cells based on LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2||graphite with tailored HSCE electrolytes outperform state-of-the-art cells comprising conventional EC electrolytes during charge-discharge operation at an extreme temperature of -40 °C. These results demonstrate the opportunities for creating intrinsically robust low-temperature Li+ technology.

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
volunteer发布了新的文献求助10
刚刚
天天快乐应助pretty采纳,获得10
1秒前
田様应助高源伯采纳,获得10
1秒前
3秒前
3秒前
4秒前
KLAY应助文艺问柳采纳,获得10
5秒前
6秒前
科研通AI6.2应助zimuxinxin采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
liu发布了新的文献求助10
9秒前
李hk发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
科研通AI6.1应助kk采纳,获得10
9秒前
脑洞疼应助嗷呜采纳,获得10
9秒前
10秒前
后皇嘉树发布了新的文献求助10
11秒前
暖若安阳完成签到,获得积分10
11秒前
淡定友有完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
熊莉发布了新的文献求助10
12秒前
高源伯发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
苏苏完成签到 ,获得积分10
15秒前
呆萌的孤云完成签到,获得积分10
15秒前
深情安青应助LILI采纳,获得10
15秒前
小发哥发布了新的文献求助10
15秒前
丘比特应助Ashore采纳,获得10
17秒前
AAA完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
18秒前
18秒前
高分求助中
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Propeller Design 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 1500
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 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6011475
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7561281
关于积分的说明 16136985
捐赠科研通 5158233
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2762695
邀请新用户注册赠送积分活动 1741467
关于科研通互助平台的介绍 1633653