清华大学张强：−80至+80℃宽温域/快充/长循环寿命磷酸铁锂电池！

主要观点总结

本文报道了一种针对磷酸铁锂/石墨电池在极端条件下的电解液设计策略。通过调节羧酸酯基电解液的阴离子化学，同时改善Li+传输动力学和界面稳定性。使用双氟磺酰基酰亚胺锂（LiFSI）代替常规LiPF6作为锂盐溶质，以9:1（v/v）的丙酸甲酯（MP）/氟代碳酸乙烯酯（FEC）作为溶剂，设计了一种新型羧酸酯基电解液。该电解液具有宽低温液程、高体相离子导率、快速界面动力学和优异成膜能力。这种电解液显著提升了电池在低温和快充条件下的容量发挥，并缓解了析锂问题。此外，它在磷酸铁锂正极和石墨负极上形成薄而均匀的界面相，能够在很宽的温度范围内保持稳定。使用这种电解液的磷酸铁锂/石墨电池表现出超宽工作温域、长循环稳定性和快充能力。

关键观点总结

关键观点1: 提出了兼顾电化学动力学和界面稳定性的低温电解液设计策略。

为了解决商用锂离子电池在低温和快充条件下表现不佳的问题，课题组提出了一种电解液设计策略，同时改善Li+传输动力学和界面稳定性。

关键观点2: 通过三电极系统和弛豫时间分布技术量化了电解液设计对磷酸铁锂/石墨电池Li+传输动力学的贡献。

通过使用三电极测试系统和弛豫时间分布技术，解耦正负极界面阻抗，精确获得了正极和负极的界面离子锂离子传输动力学参数，实现了对羧酸酯基电解液动力学贡献的定量化分析。

关键观点3: 系统研究了极端温度下磷酸铁锂/石墨电池的界面演化过程。

通过多尺度多维度表征研究了石墨负极在LiFSI基和LiPF6基羧酸酯基电解液中的低温界面演化过程，揭示了LiFSI在避免低温析锂和构建稳定且高Li+传输动力学界面膜上的重要作用。

关键观点4: 实现了磷酸铁锂/石墨全电池在−80至+80°C的超宽工作温域。

在室温下超过1200圈的稳定长循环以及5 C快充能力。这是通过对电解液进行优化，使其能够在极端温度下保持稳定的性能。