Temperature-dependent interphase formation and Li+ transport in lithium metal batteries

电解质 锂(药物) 动力学 化学 溶剂化 轨道能级差 金属 化学工程 材料科学 化学物理 物理化学 热力学 无机化学 离子 有机化学 分子 电极 医学 物理 量子力学 工程类 内分泌学
作者
Suting Weng,Xiao Zhang,Gaojing Yang,Simeng Zhang,Bingyun Ma,Qiuyan Liu,Yue Liu,Chengxin Peng,Huixin Chen,Hailong Yu,Xiulin Fan,Tao Cheng,Liquan Chen,Yejing Li,Zhaoxiang Wang,Xuefeng Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:129
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40221-0
摘要

High-performance Li-ion/metal batteries working at a low temperature (i.e., <-20 °C) are desired but hindered by the sluggish kinetics associated with Li+ transport and charge transfer. Herein, the temperature-dependent Li+ behavior during Li plating is profiled by various characterization techniques, suggesting that Li+ diffusion through the solid electrolyte interface (SEI) layer is the key rate-determining step. Lowering the temperature not only slows down Li+ transport, but also alters the thermodynamic reaction of electrolyte decomposition, resulting in different reaction pathways and forming an SEI layer consisting of intermediate products rich in organic species. Such an SEI layer is metastable and unsuitable for efficient Li+ transport. By tuning the solvation structure of the electrolyte with a lower lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level and polar groups, such as fluorinated electrolytes like 1 mol L-1 lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) in methyl trifluoroacetate (MTFA): fluoroethylene carbonate (FEC) (8:2, weight ratio), an inorganic-rich SEI layer more readily forms, which exhibits enhanced tolerance to a change of working temperature (thermodynamics) and improved Li+ transport (kinetics). Our findings uncover the kinetic bottleneck for Li+ transport at low temperature and provide directions to enhance the reaction kinetics/thermodynamics and low-temperature performance by constructing inorganic-rich interphases.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
wanci应助腹愁者采纳,获得10
3秒前
manman完成签到,获得积分10
3秒前
cc应助oleskarabach采纳,获得10
4秒前
cc应助oleskarabach采纳,获得10
4秒前
cc应助oleskarabach采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
田様应助完美怀亦采纳,获得10
6秒前
6秒前
面汤完成签到,获得积分20
7秒前
YWK发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
禾风完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
怡然的怀莲完成签到 ,获得积分20
11秒前
rocket发布了新的文献求助10
12秒前
Akim应助flyxga870825采纳,获得10
13秒前
mix发布了新的文献求助20
15秒前
15秒前
16秒前
Hello应助Hibiscus95采纳,获得10
16秒前
king_creole完成签到,获得积分10
17秒前
19秒前
lagom完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
木子李应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
19秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
20秒前
一一一应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
NNUsusan完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
21秒前
21秒前
高分求助中
【重要!!请各位用户详细阅读此贴】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
Semantics for Latin: An Introduction 1055
Plutonium Handbook 1000
Three plays : drama 1000
Psychology Applied to Teaching 14th Edition 600
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 600
Cochrane Handbook for Systematic Reviews ofInterventions(current version) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4101021
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3638822
关于积分的说明 11531248
捐赠科研通 3347580
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1839704
邀请新用户注册赠送积分活动 906964
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 824136