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石墨負極在低溫下存在巨大的容量損失，甚至無法充電（即Li⁺-intercalation），這主要是由于固體電解質(zhì)間相（SEI）中緩慢的脫溶化過程和不充分的離子運動造成的巨大過電位。

復(fù)旦大學(xué)夏永姚、董曉麗等利用弱溶化分子三氟乙酸乙酯和成膜劑氟代碳酸乙烯酯開發(fā)了一種電解液，以實現(xiàn)低溫下的順利脫溶和高離子傳導(dǎo)性。

夏永姚/董曉麗Angew：-60°C！超低溫下運行的鋰離子電池！

圖1. ETFA-FEC電解液與石墨電極的相容性

具體而言，作者采用弱溶化溶劑（三氟乙酸乙酯，體積分數(shù)為70%）來促進脫溶化過程，同時采用高容限和成膜助溶劑（氟代碳酸乙烯酯，體積分數(shù)為30%）來同步滿足離子傳導(dǎo)性。在該電解液的基礎(chǔ)上，作者進一步研究了不同溫度下形成的SEI的演變過程，揭示了Li⁺通過SEI層的遷移過程，并發(fā)現(xiàn)在室溫下形成的SEI具有適當(dāng)?shù)暮穸群妥畹偷木彌_極化阻力。

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圖2. 石墨電極在不同溫度下的電化學(xué)行為

因此，綜合的協(xié)同作用賦予了石墨負極快速的充電能力，最高可達6C，容量為180 mAh g^-1；長循環(huán)穩(wěn)定性，5C下經(jīng)過500次循環(huán)后容量保持率為84.5%；以及出色的低溫性能，-30℃時可逆容量為183 mAh g^-1。

此外，Gr||LiFePO₄全電池可以很好地充放電，在-30℃時表現(xiàn)為90 mAh g^-1（對應(yīng)于25°C時容量的78%），在-60°C的超低溫下保持37%的放電容量?？傊?，這項工作為促進電池在惡劣條件下的運行，如快速充電和低溫工作，提供了進步的見解。

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圖3. SEI形成溫度的電化學(xué)效應(yīng)及其在低溫電池中的應(yīng)用

Synergy of Weakly-Solvated Electrolyte and Optimized Interphase Enables Graphite Anode Charge at Low Temperature. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI：10.1002/ange.202208345

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