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水是當(dāng)前電池行業(yè)的不速之客，幾乎所有電池生產(chǎn)工序都嚴格禁止使用水。特別是，由于要求電解液中的水含量極低（低于 20 ppm），因此必須使用不含水的原材料和超干燥條件，這導(dǎo)致材料成本、能耗和生產(chǎn)復(fù)雜性大大增加。

圖1.?鋰金屬電池中嚴格的含水量控制和水危害示意圖

上海交通大學(xué)孫浩等研究表明，硝酸鋰（LiNO₃）可以有效地恢復(fù)鋰金屬全電池的含水電解液。具有雙重功能的NO₃-陰離子不僅能與水分子產(chǎn)生強烈的相互作用，從而抑制六氟磷酸根陰離子的水解，而且還能形成堅固的固體電解質(zhì)界面相（SEI），從而提高鋰金屬沉積和剝離過程的電化學(xué)可逆性。

圖2.?采用不同電解液的鋰金屬電池性能

實驗顯示，首個實用的Li/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂全電池在采用含水電解液和負極/正極容量（N/P）比為3.8的條件下，可提供511 Wh kg^-1的高能量密度和令人印象深刻的240次循環(huán)穩(wěn)定性。值得注意的是，LiNO₃的引入可以耐受潮濕的電解液制備原料，并能在儲存5天后使潮濕的電解液恢復(fù)活力，這為克服當(dāng)前電池行業(yè)中的水危害提供了一種新的范例。

圖3.?不同電解液中SEI的分析和鋰沉積形態(tài)

Dual-Functional Lithium Nitrate Mediator Eliminating Water Hazard for Practical Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202303048

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上交孫浩AEM：巧用硝酸鋰使含水電解液“起死回生”！

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