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付永柱/李翔EnSM：通過富含陰離子的稀電解液實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池的穩(wěn)定界面

開發(fā)一種適合高性能鋰金屬電池（LMB）的理想電解液很有必要。

圖1 簇狀富陰離子稀電解液的設(shè)計構(gòu)思

鄭州大學(xué)付永柱、李翔等提出了一種陰離子調(diào)控溶劑化結(jié)構(gòu)（ARSS），并通過在1.0 M LiPF₆-EC/DEC商用電解液中添加少量三氟甲磺酸鋰（LiOTf）作為增溶劑，設(shè)計出了目標(biāo)稀釋電解液體系（富含NO³-的溶劑化結(jié)構(gòu)和和以前從未有過的大團(tuán)簇組成）?？紤]到LiNO₃在酯類溶劑中極低的溶解度，增溶劑LiOTf被證實(shí)是所設(shè)計的電解液體系（以下稱為LNO/LOTf系統(tǒng)）中溶解80倍LiNO₃的觸發(fā)因素。結(jié)果，陰離子調(diào)控的溶劑化結(jié)構(gòu)促進(jìn)了富含無機(jī)物組分的穩(wěn)固SEI的形成，抑制了持續(xù)的界面反應(yīng)。

圖2 半電池性能及SEI分析

因此，在電流為0.4 mA cm^-2和容量為0.8 mAh cm^-2時，采用LNO/LOTf電解液的Li||Cu半電池的鋰沉積/剝離庫倫效率達(dá)到98.5%。此外，NCM811/鋰全電池也具有高倍率能力，在2 C倍率（1C=180 mA g^-1）條件下循環(huán)250次后仍能保持95.8%的高容量保持率。作者希望該研究的發(fā)現(xiàn)能為陰離子主導(dǎo)溶劑化結(jié)構(gòu)的稀電解液提供一種新的理解，并為新型電解液的設(shè)計鋪平道路。

圖3 全電池的電化學(xué)行為和特性分析

Achieving stable interphases toward lithium metal batteries by a dilute and anion-rich electrolyte. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102957

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