近日,， iChEM 研究人員,、復(fù)旦大學(xué)王永剛教授及其研究小組采用一種簡(jiǎn)單的預(yù)鋰化方法，構(gòu)筑了Li2V2(PO4)3//LixC鋰離子電池體系,，其表現(xiàn)出高功率,、長(zhǎng)壽命和良好的低溫性能。相關(guān)的研究成果于2017年11月14日在線發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》,。

　　近年來,，以鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車正在迅速發(fā)展。然而,，眾所周知,，鋰離子電池的性能隨著溫度的降低而迅速下降。這將大大限制電動(dòng)汽車在冬季或一些高寒地區(qū)的應(yīng)用,。前期的研究表明,，除了電解液在低溫下的低離子電導(dǎo)，基于石墨負(fù)極的常規(guī)鋰離子電池的低溫性能還被低溫下鋰離子進(jìn)出石墨過程的脫溶劑/溶劑化所限制,。針對(duì)這一問題,，該課題組采用預(yù)鋰化的硬碳負(fù)極取代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極，并和磷酸釩鋰 (Li2V2(PO4)3)正極結(jié)合構(gòu)成了一個(gè)新的電池體系,。

　　預(yù)鋰化硬碳(Prelithiated hard carbon)已經(jīng)應(yīng)用于混合型鋰離子電容器,，并表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,。然而，預(yù)鋰化工藝復(fù)雜,、成本高,，其涉及到純鋰電極的使用，存在安全隱患,。在這一研究中,，研究人員巧妙地利用了Li3V2(PO4)3正極材料的多步脫鋰過程, 實(shí)現(xiàn)了硬碳的預(yù)鋰化。在首次充電過程中,，鋰離子從正極脫出形成Li2V2(PO4)3,，同時(shí)脫出的鋰離子會(huì)嵌入到硬碳負(fù)極，并形成了預(yù)鋰化的硬碳負(fù)極(LixC),。隨后,，Li2V2(PO4)3與LixC構(gòu)成了一個(gè)鋰離子電池體系。當(dāng)在3.5 -4.3V充放時(shí)候,，該電池表現(xiàn)出類似超級(jí)電容器的高功率和長(zhǎng)壽命,。此外，雖然使用了常規(guī)的電解液LB303,，該電池表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫性能,。在零下40攝氏度時(shí)，其的容量能夠保持常溫容量的67%,，遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的鋰離子電池,。這主要得益于納米碳包覆Li2V2(PO4)3正極材料自身良好的低溫性能和預(yù)鋰化硬碳負(fù)極在低溫下的相對(duì)快速的動(dòng)力學(xué)過程。

　　然而值得注意的是,，該電池體系中只利用了Li3V2(PO4)3的部分容量,，能量密度有限，比較適合用作起停電池,。此外,，隨著溫度降低，電解液的離子電導(dǎo)迅速下降,，增加了電池內(nèi)阻,，因此，該電池在低溫下表現(xiàn)出明顯的極化,。在后續(xù)研究中,，還需要進(jìn)一步開發(fā)高性能低溫電解液，用于提升這種電池在低溫下的電化學(xué)性能,。