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
邱智毅完成签到,获得积分10
刚刚
风之子完成签到,获得积分10
刚刚
丫丫完成签到,获得积分10
1秒前
ljj完成签到,获得积分10
1秒前
迅速香芦发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
Zoeee发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
结实天荷发布了新的文献求助10
2秒前
在水一方应助Ss采纳,获得10
2秒前
早点睡觉丶完成签到,获得积分10
3秒前
深情安青应助zzz采纳,获得10
3秒前
灵巧谷波发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
慕青应助刘奇采纳,获得10
4秒前
Dreamboat发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
慈祥的小懒猪完成签到,获得积分10
5秒前
zhonglv7应助若梦易燃采纳,获得10
5秒前
zhonglv7应助若梦易燃采纳,获得10
5秒前
zhonglv7应助若梦易燃采纳,获得10
5秒前
少年愁完成签到,获得积分10
5秒前
zhonglv7应助若梦易燃采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
无花果应助NoGtime采纳,获得10
6秒前
叮叮叮铛完成签到,获得积分10
6秒前
hj123发布了新的文献求助10
7秒前
McbxM发布了新的文献求助10
8秒前
索多玛发布了新的文献求助10
8秒前
云康肖发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.3应助Yifei采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
兰亭序发布了新的文献求助10
10秒前
SciGPT应助灵巧谷波采纳,获得10
10秒前
11秒前
11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
Relation between chemical structure and local anesthetic action: tertiary alkylamine derivatives of diphenylhydantoin 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Iron‐Sulfur Clusters: Biogenesis and Biochemistry 400
Healable Polymer Systems: Fundamentals, Synthesis and 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 6070346
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7902121
关于积分的说明 16336561
捐赠科研通 5211097
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2787211
邀请新用户注册赠送积分活动 1770002
关于科研通互助平台的介绍 1648037