中科院苏州纳米所《ACS Nano》:实现快充和宽温区锂离子电池!

中科院苏州纳米所的研究团队在《ACS Nano》杂志上揭示了锂离子电池（LIBs）的新突破——快充与宽温区的完美融合！

传统的锂离子电池在快充和低温条件下性能受限，主要源于电解质与石墨（Gr）电极的不兼容。然而，吴晓东团队创造性地提出了一种环戊基甲基醚（CPME）为基础的电解质解决方案。CPME的独特之处在于其含有大空间位阻的环戊烷基团，这使得它在与锂离子（Li+）的弱溶剂化过程中，具有极佳的液相温度范围（-140~106℃），且无需与Li+发生不可逆的共嵌入过程。

研究团队研发的基于CPME和氟碳酸亚乙酯（FEC）的弱溶剂化电解质（WSE），在Gr负极上激发了富含LiF的固态电解质界面（SEI），显著提升了电池的性能。即使在极低的-60℃，Gr/Li半电池也展现出卓越的倍率性能（319 mAh g^-1），以及稳定的循环性和高容量。进一步的实验表明，这种WSE与LiFePO4/Gr软包电池结合，表现出卓越的充放电速率（1000次循环以上，库仑效率达99.9%），即使在低温环境下，依然展现出极佳的低温应用潜力。

这项创新性的研究通过调整醚类电解质的结构，成功地解决了传统碳酸盐电解质在高电流密度和低温环境下的问题，为高性能和宽温区的锂离子电池设计提供了新思路。通过MD模拟和实验验证，研究团队揭示了CPME与Li+的弱结合力如何优化去溶剂化过程，以及SEI层在电池性能中的关键作用。

图1展示了不同醚类溶剂的特性，图2至图6则深入展示了电解质的微观结构、迁移性、SEI层变化以及电池性能的动态演变。这些成果不仅推动了锂离子电池技术的进步，也为未来低温和高能量密度电池的研发开启了新的可能。

敬请关注《ACS Nano》上这篇名为“Co-Intercalation-Free Ether-Based Weakly Solvating Electrolytes Enable Fast-Charging and Wide-Temperature Lithium-Ion Batteries”的论文，深入了解这一突破性的锂离子电池技术！

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