鈉離子電池(SIBs)被認為是極具應(yīng)用前景的大規(guī)模、全天候、長周期儲能技術(shù)。為了促進其高質(zhì)量發(fā)展,需要面對更為嚴苛的操作要求,例如高倍率充放電以及能在極端工作溫度下穩(wěn)定運行的能力。然而,極端操作條件往往會導(dǎo)致顆粒與電極層面的問題,包括顆粒間或顆粒內(nèi)的荷電狀態(tài)異質(zhì)性、低溫下極化驅(qū)動的副反應(yīng),以及由溫度變化所觸發(fā)的動力學(xué)控制步驟轉(zhuǎn)變。這些反應(yīng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的、遠離平衡態(tài)的特征,對SIBs的整體性能產(chǎn)生顯著影響。更為重要的是,要在實際的運行環(huán)境和電池循環(huán)過程中準確捕捉并理解這些現(xiàn)象,是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。
鑒于此,闕蘭芳副教授研究團隊根據(jù)前期關(guān)于低溫金屬離子電池與理論計算的研究工作積累(Angew. Chem. Int. Ed.2022,61, e202213416;Adv. Mater.2023,35,2307592),在本研究中聚焦SIBs低溫電壓振蕩的起源及其控制因素,通過電化學(xué)測試、原位表征并結(jié)合理論計算模擬,探究了NVP(磷酸釩)正極在PC(碳酸丙烯)/EC(碳酸乙烯)基電解質(zhì)中的電壓振蕩行為,并證實該現(xiàn)象與材料在低溫下的局域相轉(zhuǎn)變密切相關(guān);揭示了影響NVP正極在PC/EC基電解質(zhì)中低溫局部相變的主要因素,進而提出消除低溫電壓振蕩的策略,構(gòu)建了兼具良好低溫適應(yīng)性與優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鈉離子全電池。本研究為解決SIBs在極端工況環(huán)境下所面臨的性能限制和穩(wěn)定性挑戰(zhàn)等問題提供新的思考視角和實施途徑。
華僑大學(xué)為本論文第一署名單位,華僑大學(xué)材料學(xué)院闕蘭芳副教授為論文第一作者與通訊作者,復(fù)旦大學(xué)晁棟梁教授和廈門理工學(xué)院羅浩副教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金、廈門市自然科學(xué)基金和華僑大學(xué)科學(xué)研究基金的大力支持。
論文鏈接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2311075121
聲明:化學(xué)加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn