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張嘉恒/慈立杰Nano-Micro Lett.：酰胺基電解液實(shí)現(xiàn)高安全穩(wěn)定的鋰金屬電池

鋰枝晶的形成以及易燃液態(tài)電解液帶來(lái)的安全隱患嚴(yán)重阻礙了高能量密度金屬鋰電池的發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）張嘉恒、慈立杰等提出了一種新興的酰胺基電解液，它由不同摩爾比的LiTFSI和丁內(nèi)酰胺組成，并且1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（TTE）和氟代碳酸亞乙酯（FEC）分別作為反溶劑和添加劑被引入。

TTE作為助溶劑，可降低粘度并提高與鋰金屬的相容性；FEC作為添加劑以進(jìn)一步穩(wěn)定界面。通過(guò)上述精心設(shè)計(jì)的電解液，可以原位形成具有無(wú)機(jī)/有機(jī)豐富成分（LiF、Li₃N和Li-N-C）的穩(wěn)定SEI層，從而有效調(diào)節(jié)鋰的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)均勻的球形鋰沉積。此外，該酰胺基電解液還具有不可燃性、高離子電導(dǎo)率、高熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性（> 4.7 V）。

圖1 采用不同電解液的鋰沉積行為示意圖

研究顯示，當(dāng)采用這種酰胺基電解液時(shí)，具有LiFePO₄正極的鋰金屬電池表現(xiàn)出非常可靠的循環(huán)性能，經(jīng)過(guò)650次循環(huán)后實(shí)現(xiàn)了89%的容量保持率。此外，即使在60 °C下，電池也可以穩(wěn)定運(yùn)行。這項(xiàng)工作將為緩解鋰金屬負(fù)極的關(guān)鍵問(wèn)題提供一種簡(jiǎn)便有效的策略，并為開(kāi)發(fā)高安全、無(wú)枝晶和耐用鋰金屬電池提供深刻的見(jiàn)解。

圖2 Li||LFP電池的性能

Safe and Stable Lithium Metal Batteries Enabled by an Amide-Based Electrolyte. Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-021-00780-7

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