Steric Coordinated Electrolytes for Fast‐Charging and Low‐Temperature Energy‐Dense Lithium‐Ion Batteries

电解质 溶剂化 位阻效应 阳极 离子电导率 离解(化学) 化学 锂(药物) 离子 材料科学 电导率 化学工程 无机化学 电极 物理化学 有机化学 医学 内分泌学 工程类
作者
Xu Liu,Jingwei Zhang,Jia Li,Lianqiang Peng,Zihang Xi,Xuanyu Yun,Kun Li,Huaqing Yu,Yawen Li,Weiwei Xie,Jun Chen,Qing Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (23): e202502978-e202502978 被引量:24
标识
DOI:10.1002/anie.202502978
摘要

Abstract Electrolytes are known as the dominant factors for fast‐charging affordability and low‐temperature capability of lithium‐ion batteries (LIBs). Unfortunately, the current electrolytes can hardly simultaneously satisfy all the required characteristics, including sufficient ion transport, high oxidation/reduction interfacial stability, and fast de‐solvation process over a wide‐temperature range. Here, we report a solution by designing electrolyte solvents that coordinate with Li + in steric configuration. The steric coordinated electrolytes (SCEs) can overcome the dilemma of quasi‐planer coordinated ether electrolytes that has to be weakly coordinated with Li + to avoid solvent co‐intercalation towards graphite (Gr) anode, therefore enabling the merits including sufficiently dissociation of Li‐salt with high ionic conductivity, low de‐solvation energy, and forming electrode‐electrolyte interphase with low energy barrier. As results, the SCEs with only single‐salt and single‐solvent (trimethoxymethane) achieve fast kinetics towards Gr anode and high oxidation stability. The LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)||Gr LIBs can reach 80% state of the charge in 6 min, and the Ah‐level energy‐dense pouch cells (4.5 V) retain 82.96% (500 cycles) and 85.94% (200 cycles) of initial capacities at room temperature and −20 °C, respectively. Our work deepens the fundamental understanding of Li‐ion solvation structures and affords an effective approach to design sustainable fluro‐free electrolytes for battery systems.
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