高能鋰離子電池的超快速充電(XFC)是電氣化運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵推動(dòng)因素。雖然以前的研究主要集中在改善鋰離子在電極和電解質(zhì)中的傳質(zhì)，但電極-電解質(zhì)界面電荷轉(zhuǎn)移的局限性仍未得到充分探索。

清華大學(xué)張強(qiáng)教授等 揭示了電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)如何決定鋰離子電池的快速充電能力。

本文要點(diǎn)：

（1） 在XFC過(guò)程中，作者發(fā)現(xiàn)鋰離子通過(guò)陰極-電解質(zhì)界面的轉(zhuǎn)移是限速的，但是必須同時(shí)降低陰極和陽(yáng)極的電荷轉(zhuǎn)移能壘以防止鍍鋰，這可以通過(guò)調(diào)節(jié)鋰鹽和溶劑的類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種反?，F(xiàn)象引發(fā)了對(duì)陰極和陽(yáng)極電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)如何決定LIBs的XFC性能的系統(tǒng)研究。

（2） 基于這些見(jiàn)解，作者設(shè)計(jì)了一種電解質(zhì)，盡管其電導(dǎo)率比商用電解質(zhì)低40%,但仍能提高高能軟包和圓柱形電池的快速充電能力。通過(guò)解鎖電荷轉(zhuǎn)移限制，我們發(fā)現(xiàn)184 Wh kg ^-1 軟包電池實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的XFC (10分鐘充電至80%)，這在其他情況下是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而245 Wh kg ^-1  21700電池的壽命在快速充電期間是五倍(25分鐘充電至80%)，優(yōu)于商業(yè)技術(shù)。

參考文獻(xiàn):

Yao, Y., Chen, X., Yao, N., Gao, J., Xu, G., Ding, J., Song, C., Cai, W., Yan, C. and Zhang, Q. (2022), Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript.

DOI: 10.1002/anie.202214828

https://doi.org/10.1002/anie.202214828