鋰離子電池（LIB）的快速充電時(shí)間超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的0.3 C（充電時(shí)間為 3.3小時(shí)）是人們迫切追求的目標(biāo)，但由于傳統(tǒng)碳酸酯基電解液的緩慢脫溶劑化動(dòng)力學(xué)、石墨負(fù)極上的析鋰和枝晶生長(zhǎng)以及火災(zāi)危險(xiǎn)等原因，這一目標(biāo)受到了阻礙。

圖1. 電解液的特性研究

韓國(guó)祥明大學(xué)Jiyoung Heo、首爾基礎(chǔ)科學(xué)研究院Young Joo Lee、忠南大學(xué)Seung-Wan Song等報(bào)告了一種新型弱結(jié)合全線性分子基不易燃電解液（WNLE），其由1 m LiPF₆-碳酸甲乙酯/2,2,2-三氟乙酸乙酯和添加劑組成，采用它的LIB充電速度比傳統(tǒng)電解液快10-20倍。

WNLE的主要優(yōu)點(diǎn)是粘度低44%、Li⁺擴(kuò)散系數(shù)高62%、Li⁺轉(zhuǎn)移數(shù)高20%、解溶劑化能低17%，從而促進(jìn)了石墨負(fù)極附近的Li⁺擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)和脫溶劑化動(dòng)力學(xué)，最終實(shí)現(xiàn)了無(wú)枝晶的LIB，同時(shí)還具有不可燃性。

圖2.?電化學(xué)性能研究

研究顯示，在3 C條件下（20分鐘內(nèi)充電），基于WNLE的800 mAh工業(yè)石墨//鎳鈷錳酸鋰（高活性物質(zhì)負(fù)載13 mg cm^-2）鋰離子軟包電池實(shí)現(xiàn)了出色的700次循環(huán)，容量保持率達(dá) 82%，庫(kù)侖效率高達(dá)≈100%。

此外，在負(fù)極和正極形成的堅(jiān)固固體電解質(zhì)界面層緩解了界面失效，使充電速度快速甚至達(dá)到了7 C，循環(huán)壽命更長(zhǎng)。這種新型電解液是一種前景廣闊的解決方案，也是實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中快充LIBs運(yùn)行的新機(jī)遇。

圖3.?界面研究

Weakly Binding Molecules-Based Fast Charging Li-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202311782