电解液中引入灭火剂充电电池实现超宽工作温域

鲁兵安团队制备的二次离子电池。

本报讯（记者王昊昊）湖南大学物理与微电子科学学院教授鲁兵安团队将一种灭火剂（Novec 7300流体，缩写为MME）引入二次电池（充电电池）电解液中，通过其与另外两种高低介电常数溶剂的配合，成功构建了阻燃的电解液。这种电解液的长循环性可以通过简单的电解质盐的替换拓展到不同电池体系中，包括钾离子电池和锂离子电池。文献检索显示，这是目前工作温域最大的二次离子。近日，相关成果在线发表于《自然-可持续性》。

电解液是电池的“血液”，影响电池的比容量、工作温度范围等。目前，开发具有宽温度适用范围及高安全性的电解液仍面临巨大挑战。

研究人员发现，MME分子富含低极性C-F键，通过与两种高低介电常数溶剂的配合，能分别溶解钾/锂两种电解质盐并作为电解液使用，具有出色的热稳定性和不易燃性，可在-75℃至80℃的宽工作温度范围内工作。使用MME电解液后，钾金属对称电池的循环寿命能延长到8800小时，钾石墨负极电池实现2400次稳定循环，容量保持率达93%。这主要得益于MME的引入调整了电解液溶剂化结构，有助于富含无机成分的钝化层形成。

在MME电解液与磷酸铁锂电池匹配后，电池寿命从传统的150次循环提升到5400次循环。此外，研究人员发现，引入MME后的电解液相比引入前具备更高的热失控温度，说明其具备更高的安全性，即使在恶劣条件下的18650锂离子电池中，也能够以96.7%的容量保持率循环超过200次。

论文审稿人认为，该研究提供了关于钾离子和锂离子电池电解质的有趣发现，提出了一种新的安全和宽温度范围的电解质；该工作质量非常高，代表了对非水电池电解质的顶尖研究；制备的电池成本低且对环境友好，为电池领域相关研究提供了宝贵思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01275-0

关键词 : 论文 新浪科技公众号

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