A −60 °C Low‐Temperature Aqueous Lithium Ion‐Bromine Battery with High Power Density Enabled by Electrolyte Design

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作者
Mingtan Wang,Tianyu Li,Yanbin Yin,Jingwang Yan,Huamin Zhang,Xianfeng Li
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (25) 被引量:16
标识
DOI:10.1002/aenm.202200728
摘要

Abstract Aqueous lithium‐ion batteries are normally limited at low temperatures, because of the consequent low conductivity of electrolytes and the sluggish kinetics of electrode materials. Herein, a high‐performance ultra‐low temperature aqueous lithium ion‐bromine battery (ALBB) realized by a tailored functionalized electrolyte (TFE) consisting of lithium bromide and tetrapropylammonium bromide (TPABr) is reported, which can maintain liquid state with high conductivity (1.89 mS cm ‐1 ) at − 60 ° C. In addition, with the help of excellent bromine‐fixation of TPABr, the high reversible capacity can be provided by the fast redox reaction of Br 2 /Br ‐ couple in the cathode from room temperature (RT) to − 60 ° C. Moreover, 1,4,5,8‐naphthalenetetracarboxylic dianhydride‐derived polyimide anode can deliver excellent low‐temperature capacity retention as well as enhanced rate capability and reversibility at RT in TFE. As a result, the designed TFE can endow ALBB with high energy densities (98, 64, and 32 Wh kg dry ‐1 at RT, − 40, and − 60 ° C, respectively), outstanding power densities (24.6 and 1.2 kW kg dry ‐1 at RT and − 40 ° C, respectively), and superior capacity retentions (94% and 98% after running 1000 cycles at RT and − 40 ° C, respectively). This work demonstrates a novel strategy to widen the temperature range of aqueous batteries.
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