简体中文
四氢呋喃（THF）在新能源电池电解液中的突破：平衡低温性能与安全性——优化宽温度范围内的离子电导率
创建于03.19
1. 锂离子电池的低温挑战
锂离子电池在极端温度下会面临严重的性能下降。在低于 -20°C 的温度下，传统的碳酸盐基电解质会遭遇离子传输缓慢、脱溶能垒高（~0.8 eV）和固体电解质界面相 (SEI) 不稳定的问题
1.这些限制限制了其在极地探险、寒冷气候下的电动汽车和航空航天技术中的应用。
四氢呋喃 (THF) 是一种环状醚溶剂，由于其粘度低（25°C 时为 0.55 cP）和 Li⁺-溶剂相互作用弱，即使在零下温度下也能实现超快离子迁移，已成为改变游戏规则的溶剂
2.
2. THF 驱动的电解质设计创新
2.1 溶剂工程：破坏聚集的离子簇
THF-MTBE（甲基叔丁基醚）混合溶剂体系（例如 0.25THMT 电解质）可有效破坏传统电解质中占主导地位的大离子聚集体 (AGG)
2. 通过形成接触离子对（CIP），该系统：
- 降低离子迁移阻力，将离子电导率从 0.27 提高到 4.21 mS/cm
2
- 降低 Li⁺ 脱溶能垒，阿伦尼乌斯活化能 (Ea,ct) 降低就是明证
2
2.2 宽温性能验证
- 在 -40°C 时为室温容量的 69%
2
- 快速充电功能
1
3. 机械洞察：THF 为什么在低温条件下表现出色
3.1 溶剂化结构调控
THF 的低供体数 (DN=20.0) 削弱了 Li⁺-溶剂结合，促进了阴离子 (例如 TFSI⁻) 参与溶剂化壳。这有利于：
- 富含无机物的 SEI 形成65% LiF/Li₂O
2
- 抑制溶剂共插层
3.2 热弹性和安全性
- 阻燃性
2
- 热应力下的SEI稳定性
2
4. 协同安全策略
4.1 添加剂优化
- 氟乙烯碳酸酯 (FEC)
- 硝酸锂（LiNO₃）
1
4.2 工业可扩展性考虑
- 成本效益
- 与高镍阴极的兼容性
2
5. 未来方向
5.1 超越锂离子：多电池兼容性
THF 的设计原则有望实现以下目标：
- 钠离子电池
1
- 全固态电池
5.2 可持续发展一体化
- 闭环回收
- 生物四氢呋喃生产
结论
基于 THF 的电解质代表了下一代电池在超低温操作和本质安全性之间的平衡的范式转变。通过利用其独特的溶剂化化学性质并与先进的添加剂结合，THF 可以解锁：
- 宽温度适应性
1
2
- 可扩展制造
随着多价离子体系和生物源 THF 的研究不断进展，这种溶剂将在实现未来碳中和的高能量密度、快速充电电池方面发挥关键作用。
接触
留下您的信息，我们将会与您联系。
WhatsApp