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华科大电解液研究成果登上Nature!直击锂电池“三高”痛点

华科大电解液研究成果登上Nature!直击锂电池“三高”痛点

华中科技大学消息显示,7月16日,Nature发表了华中科技大学材料科学与工程学院黄云辉教授和袁利霞教授团队最新研究成果,为破解锂电池“三高”难题提出新策略。

黄云辉、袁利霞团队提出基于液-液界面张力(γL–L)的界面调控新策略,发明了一类新型的非均相微乳电解液,成功将溶解性较差的功能性溶剂组分引入至电解液体系。团队通过分子设计,使全氟溶剂与局部氟化两亲性溶剂通过分子间作用力络合形成微乳胶团(50-120nm),将氟化相均匀稳定地分散于电解液连续相中,进一步利用γL–L驱动力使这些功能组分迁移,同步富集于正负极界面,构建梯度分布的氟化界面溶剂化层。这种不依赖电场方向和浓度梯度的界面结构构建方式,有效解耦了溶剂化结构和界面保护机制,减弱了高活性溶剂与电极的接触,显著抑制了界面副反应,实现了对正负极界面协同的动态保护。

研究表明,采用该策略研制的安时级Li||NCM811软包电池呈现出非常优异的性能:能量密度高达547/531 Wh kg⁻1,循环155次和189次后容量保持率分别达到79%和81%,为目前行业领先水平;同时抑制了电池在循环过程中的产气,针刺无压降不起火,突破了高比能电池安全性差的瓶颈。

该研究提出的界面张力驱动的“微乳电解液”策略,不仅突破了传统电解液组分设计的限制,而且通过物理场驱动机制实现了高电压条件下正负极界面的动态协同稳定,为实现电池高能量密度、高稳定和高安全提供了新的解决方案。


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