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由于具有高理論比容量和相對較低的氧化還原電位，鋰金屬被認為是下一代高性能鋰金屬電池（LMB）有前途的負極候選者。然而，嚴重的安全問題和不可控的鋰枝晶嚴重阻礙了高壓LMBs的商業化。

在此，中科院青島能源所崔光磊研究員、張建軍副研究員、孫富研究員及青島大學張波濤教授等人設計并展示了一種新型熱誘導自動關斷深共晶電解液（DEE），以實現開發具有增強安全性能的高能量密度LMB的宏偉目標。

首先，作者通過在25 °C下混合2 g丁二腈（SN）和2 g 1,3,5-三惡烷（TXE）獲得低共熔溶劑（DES）。然后，將0.365 g二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）添加到形成的DES中最終獲得DEE電解液。理論計算和實驗表征表明，TXE參與了所制備的DEE中的Li⁺初級溶劑化殼層，形成了獨特的Li⁺-SN-TXE-DFOB^–溶劑化結構。這種獨特的溶劑化結構有利于同時在LiCoO₂正極和Li負極上形成穩定的CEI和SEI，這在Li/DEE和LiCoO₂/DEE界面上得到了實驗證實。

圖1. LiCoO₂/DEE界面的表征結果

電化學測試表明，基于DEE電解液的 4.5 V LiCoO₂/Li電池（LiCoO₂質量負載為18 mg cm^-2，Li厚度為40 μm，N/P比為2.8）在25 °C下具有高庫侖效率（99.5%）和出色的循環性能（100次循環后容量保持81%）。此外，在安全測試期間，作者發現使用DEE的LiCoO₂/Li電池能夠在超過150 °C的高溫條件下自動停止運行，這種熱誘導關閉功能是通過在高溫下將TXE聚合成具有超低離子電導率的聚甲醛來實現的。

最后，作者證實了DEE電解液的熱誘導自動關斷功能在其他 LMB體系（LiFePO₄/Li、LiMn₂O₄/Li、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/Li）中也具有很強的普適性。總之，這些發現不僅為通過控制界面結構和化學性質來穩定高壓LMBs的電極/電解質界面提供了新的視角，也為設計具有增強安全特性的下一代高性能LMBs開辟了新途徑。

圖2. 基于DEE電解液的LMB的熱關斷功能

Smart Deep Eutectic Electrolyte Enabling Thermally Induced Shutdown Toward High-Safety Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202529

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?青島能源所/青大AEM：可熱關斷的智能深共晶電解液實現安全鋰金屬電池

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