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電解液中極性溶劑的電化學不穩定性經常導致高壓鋰金屬電池（LMBs）中鋰負極和富鎳正極表面的還原/氧化。

圖1 電解液設計

南方科技大學鄧永紅、華為技術有限公司中央研究院瓦特實驗室Qiang Ma等設計了一種雙極分子調節的電解液，其具有膠囊狀的溶劑化結構和不可燃性，以穩定高壓LMBs。具體而言，這項工作精心設計了一種具有極性磺酰亞胺頭和全氟烷基尾的不燃性分子。

研究顯示，雙極全氟磺酰胺通過弱的配位作用解離Li⁺離子，并將活性的1,2-二甲氧基乙烷（DME）溶劑包裹在第一層溶劑殼內，從而通過生成無機物豐富的界面層消除了鋰金屬負極和高壓正極處的有害溶劑分解。

圖2 鋰負極性能

結果，使用這種電解液，組裝的高壓電池在嚴苛的條件下（正極負載3.4 mAh cm^-2，截止電壓4.4 V，負/正比1.17，貧電解液3 g Ah^-1），在200次充/放電循環后提供了高容量保持率（Li||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂：>90%）。

此外，膠囊狀電解液還能使420 mAh的小軟包電池實現440 Wh kg^-1的高電池級能量密度，同時具有150次以上的長循環穩定性（容量保持率：92%）。這項工作所提供的分子設計原理和膠囊狀溶劑化結構將促進商業電解液在高比能LMB中的實際應用。

圖3 全電池性能

A Nonflammable Electrolyte for High-Voltage Lithium Metal Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00706

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