【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】受低溫影響，鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用性能不佳，尤其是在冬季的高海拔或高緯度地區(qū)。考慮到人口密集地區(qū)的冬季平均氣溫，優(yōu)異的民用鋰離子電池必須在-25℃保持其大部分容量。然而，商用鋰離子電池在0℃以下的容量保持率和倍率放電能力明顯下降，在-20℃幾乎無(wú)法使用。電極-電解質(zhì)界面相容性是影響低溫性能的關(guān)鍵因素。界面兼容性差可能導(dǎo)致巨大的電荷轉(zhuǎn)移電阻和過(guò)度極化，這種現(xiàn)象在鋰金屬和固態(tài)電解質(zhì)界面已經(jīng)被廣泛研究，但在低溫液體電解質(zhì)系統(tǒng)中尚未被注意到。鈷酸鋰由于其高理論容量、高密度和高電子/離子導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是低溫鋰離子電池的理想候選材料，但實(shí)際低溫性能仍然欠佳。

        近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員黃富強(qiáng)等在ACS Energy Letters上發(fā)表題為Superwettable high-voltage LiCoO2 for low-temperature lithium ion batteries的研究論文。該研究基于改善低溫下電極-電解液界面相容性提升電池低溫性能的指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)制備了淺表層Zr摻雜和表面Li2Zr(PO4)2納米顆粒散布的高微觀粗糙度的按摩球狀LiCoO2正極材料。通過(guò)研究微觀粗糙度與電解液-電極材料浸潤(rùn)性的關(guān)系，以及不同LiCoO2正極在不同溫度和電壓下的電化學(xué)性能，研究人員研制出兼具優(yōu)異的高電壓和低溫性能的改性LiCoO2正極。在使用常規(guī)商用電解液情況下，即使在-25℃環(huán)境溫度和4.6 V下，改性LiCoO2正極仍表現(xiàn)出200 mAh g–1的可逆充放電容量、優(yōu)異的倍率性能(137 mAh g–1@5 C)、高循環(huán)穩(wěn)定性(94%@100圈)和庫(kù)倫效率(99.9%)。此外，該研究分析了低溫下LiCoO2正極表面和體相的演化過(guò)程，闡明了改性LiCoO2正極優(yōu)異性能的內(nèi)在機(jī)理。