西安交大丁书江教授团队在低温电池研究领域取得重要进展

　　锂金属电池因其超过500 Wh kg⁻¹的高能量密度而备受关注。然而，锂金属电池在低温环境下的性能表现无法满足极端低温环境下的应用需求，一直是限制其广泛应用的瓶颈。为了提升锂金属电池的低温性能，近年来研究人员已经开发了多种策略，包括共溶剂设计、弱溶剂化设计、锂盐结构设计、人工固体电解质界面(SEI)设计以及三维宿主材料设计等，但锂金属电池低温下的容量严重衰减问题一直未被解决。提高锂金属电池低温容量的关键是降低电池内部阻抗，而阻抗与SEI的组成密切相关。通常认为，阴离子衍生的富含无机物的SEI对锂金属电池是有益的。
 

　　近日，西安交通大学化学学院丁书江教授团队意外发现，在低温条件下，富含无机物的SEI由于界面传输动力学迟缓会导致锂金属电池容量的严重下降，而溶剂衍生的富含有机物的SEI被证明由于其较弱的界面力和快速的孔隙扩散机制，表现出更低的界面阻抗。作为概念验证，采用有机硅电解液并结合低温化成循环，成功构建了富含有机物的SEI，其有机成分增加了16.51倍，最终使锂金属电池在-40 °C条件下的容量提高了22.5%。本研究打破了对富含有机物的SEI的传统认知，是低温电池设计理念和验证方面的重要进步。
 

　　该研究成果以“Solvent-derived organic-rich SEI enables capacity enhancement for low-temperature lithium metal batteries”(溶剂衍生的富有机SEI有效提升低温锂金属电池容量)为题发表在国际能源领域顶级期刊“Joule”(《焦耳》)上，西安交通大学化学学院为第一通讯单位。论文第一作者为西安交大博士生阴祥凯，通讯作者为西安交大化学学院丁书江教授、高国新副教授和于伟副教授。该工作得到了国家自然科学基金的资助。论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心、西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台的支持。