PC基电解液对Li/CrOx一次电池高倍率性能的影响

杨睿 李惠 孟庆飞 李文杰 吴际良 方永进 黄驰 曹余良

引用本文: 杨睿, 李惠, 孟庆飞, 李文杰, 吴际良, 方永进, 黄驰, 曹余良. PC基电解液对Li/CrOx一次电池高倍率性能的影响[J]. 物理化学学报, 2024, 40(9): 230805. doi: 10.3866/PKU.WHXB202308053 shu
Citation:  Rui Yang,  Hui Li,  Qingfei Meng,  Wenjie Li,  Jiliang Wu,  Yongjin Fang,  Chi Huang,  Yuliang Cao. Influence of PC-based Electrolyte on High-Rate Performance in Li/CrOx Primary Battery[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(9): 230805. doi: 10.3866/PKU.WHXB202308053 shu

PC基电解液对Li/CrOx一次电池高倍率性能的影响

    通讯作者: 黄驰,Email:chihuang@whu.edu.cn; 曹余良,Email:ylcao@whu.edu.cn
  • 基金项目:

    国防基础科研计划(JCKY2021211B014)资助项目

摘要: Li/CrOx电池具有高能量密度和优异的倍率性能,成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系,对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中,我们研究了CrOx在PC基电解液中的放电行为,筛选了适配于大电流放电的电解液体系:1 mol∙L−1 LiTFSI PC : DOL (1,3-二氧环戊烷) = 1 : 2;并揭示了在PC基电解液中影响CrOx大电流放电的规律:Li+溶剂化鞘层中溶剂分子配位数以及参与配位的粒子类型,会极大地影响Li/CrOx电池体系的倍率放电性能。低的配位数以及阴离子参与的溶剂化鞘层结构更加适配Li/CrOx电池体系,能够实现大电流放电。这些规律的认识对于推动PC基电解液应用于大倍率Li/CrOx电池体系具有重要指导意义。

English

    1. [1]

      (1) Zhang, K.; Han, X.; Hu, Z.; Zhang, X.; Tao, Z.; Chen, J. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (3), 699. doi: 10.1039/c4cs00218k(1) Zhang, K.; Han, X.; Hu, Z.; Zhang, X.; Tao, Z.; Chen, J. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (3), 699. doi: 10.1039/c4cs00218k

    2. [2]

      (2) Sayahpour, B.; Hirsh, H.; Bai, S.; Schorr, N. B.; Lambert, T. N.; Mayer, M.; Bao, W.; Cheng, D.; Zhang, M.; Leung, K.; et al. Adv. Energy Mater. 2021, 12 (5) 2103196. doi: 10.1002/aenm.202103196(2) Sayahpour, B.; Hirsh, H.; Bai, S.; Schorr, N. B.; Lambert, T. N.; Mayer, M.; Bao, W.; Cheng, D.; Zhang, M.; Leung, K.; et al. Adv. Energy Mater. 2021, 12 (5) 2103196. doi: 10.1002/aenm.202103196

    3. [3]

      (3) Liu, J.; Wang, Z.; Li, H.; Huang, X. Solid State Ionics 2006, 177 (26), 2675. doi: 10.1016/j.ssi.2006.05.017(3) Liu, J.; Wang, Z.; Li, H.; Huang, X. Solid State Ionics 2006, 177 (26), 2675. doi: 10.1016/j.ssi.2006.05.017

    4. [4]

      (4) Feng, X.-Y.; Ding, N.; Wang, L.; Ma, X.-H.; Li, Y.-M.; Chen, C.-H. J. Power Sources 2013, 222, 184. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.08.061(4) Feng, X.-Y.; Ding, N.; Wang, L.; Ma, X.-H.; Li, Y.-M.; Chen, C.-H. J. Power Sources 2013, 222, 184. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.08.061

    5. [5]

      (5) Song, S. H.; Alonso, J. A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13 (46), 55172. doi: 10.1021/acsami.1c17414(5) Song, S. H.; Alonso, J. A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13 (46), 55172. doi: 10.1021/acsami.1c17414

    6. [6]

      (6) Xu, C.; Yang, Y.; Wang, H.; Xu, B.; Li, Y.; Tan, R.; Duan, X.; Wu, D.; Zhuo, M.; Ma, J. Chem. Asian J. 2020, 15 (22), 3584. doi: 10.1002/asia.202000851(6) Xu, C.; Yang, Y.; Wang, H.; Xu, B.; Li, Y.; Tan, R.; Duan, X.; Wu, D.; Zhuo, M.; Ma, J. Chem. Asian J. 2020, 15 (22), 3584. doi: 10.1002/asia.202000851

    7. [7]

      (7) Fu, A.; Xiao, Y.; Jian, J.; Huang, L.; Tang, C.; Chen, X.; Zou, Y.; Wang, J.; Yang, Y.; Zheng, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13 (48), 57470. doi: 10.1021/acsami.1c19016(7) Fu, A.; Xiao, Y.; Jian, J.; Huang, L.; Tang, C.; Chen, X.; Zou, Y.; Wang, J.; Yang, Y.; Zheng, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13 (48), 57470. doi: 10.1021/acsami.1c19016

    8. [8]

      (8) Yang, M.; Chen, K.; Li, H.; Cao, Y.; Yang, H.; Ai, X. Adv. Funct. Mater. 2023. doi: 10.1002/adfm.202306828(8) Yang, M.; Chen, K.; Li, H.; Cao, Y.; Yang, H.; Ai, X. Adv. Funct. Mater. 2023. doi: 10.1002/adfm.202306828

    9. [9]

      (9) Liang, H.-J.; Su, M.-Y.; Zhao, X.-X.; Gu, Z.-Y.; Yang, J.-L.; Guo, W.; Liu, Z.-M.; Zhang, J.-P.; Wu, X.-L. Sci. China-Chem. 2023, 66 (7), 1982. doi: 10.1007/s11426-023-1638-0(9) Liang, H.-J.; Su, M.-Y.; Zhao, X.-X.; Gu, Z.-Y.; Yang, J.-L.; Guo, W.; Liu, Z.-M.; Zhang, J.-P.; Wu, X.-L. Sci. China-Chem. 2023, 66 (7), 1982. doi: 10.1007/s11426-023-1638-0

    10. [10]

      (10) Qi, Y.; Xia, Y. Acta Phys.- Chim. Sin. 2023, 39 (2), 2205045. [齐亚娥, 夏永姚. 物理化学学报, 2023, 39 (2), 2205045.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202205045

    11. [11]

      (11) Yang, Y.; Yan, C.; Huang, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (11), 2010076. [杨毅, 闫崇, 黄佳琦. 物理化学学报, 2021, 37 (11), 2010076.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202010076

    12. [12]

      (12) Bai, S.-L.; Li, X.; Wen, Y.-H.; Cheng, J.; Cao, G.-P.; Yang, Y.-S.; Li, D.-Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32 (8), 2007. [白守礼, 李欣, 文越华, 程杰, 曹高萍, 杨裕生, 李殿卿. 物理化学学报, 2016, 32 (8), 2007.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201604261

    13. [13]

      (13) Nilsson, V.; Bernin, D.; Brandell, D.; Edstrom, K.; Johansson, P. ChemPhysChem 2020, 21 (11), 1166. doi: 10.1002/cphc.202000153(13) Nilsson, V.; Bernin, D.; Brandell, D.; Edstrom, K.; Johansson, P. ChemPhysChem 2020, 21 (11), 1166. doi: 10.1002/cphc.202000153

    14. [14]

      (14) Liu, X.; Shen, X.; Luo, L.; Zhong, F.; Ai, X.; Yang, H.; Cao, Y. ACS Energy Lett. 2021, 6 (12), 4282. doi: 10.1021/acsenergylett.1c02194(14) Liu, X.; Shen, X.; Luo, L.; Zhong, F.; Ai, X.; Yang, H.; Cao, Y. ACS Energy Lett. 2021, 6 (12), 4282. doi: 10.1021/acsenergylett.1c02194

    15. [15]

      (15) Sethurajan, A. K.; Krachkovskiy, S. A.; Halalay, I. C.; Goward, G. R.; Protas, B. J. Phys. Chem. B 2015, 119 (37), 12238. doi: 10.1021/acs.jpcb.5b04300(15) Sethurajan, A. K.; Krachkovskiy, S. A.; Halalay, I. C.; Goward, G. R.; Protas, B. J. Phys. Chem. B 2015, 119 (37), 12238. doi: 10.1021/acs.jpcb.5b04300

    16. [16]

      (16) Yamada, Y.; Wang, J.; Ko, S.; Watanabe, E.; Yamada, A. Nat. Energy 2019, 4 (4), 269. doi: 10.1038/s41560-019-0336-z(16) Yamada, Y.; Wang, J.; Ko, S.; Watanabe, E.; Yamada, A. Nat. Energy 2019, 4 (4), 269. doi: 10.1038/s41560-019-0336-z

    17. [17]

      (17) Zhang, X.-Q.; Chen, X.; Hou, L.-P.; Li, B.-Q.; Cheng, X.-B.; Huang, J.-Q.; Zhang, Q. ACS Energy Lett. 2019, 4 (2), 411. doi: 10.1021/acsenergylett.8b02376(17) Zhang, X.-Q.; Chen, X.; Hou, L.-P.; Li, B.-Q.; Cheng, X.-B.; Huang, J.-Q.; Zhang, Q. ACS Energy Lett. 2019, 4 (2), 411. doi: 10.1021/acsenergylett.8b02376

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  474
  • HTML全文浏览量:  43
文章相关
  • 发布日期:  2023-10-16
  • 收稿日期:  2023-08-31
  • 接受日期:  2023-10-06
  • 修回日期:  2023-09-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章