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調節鋰金屬沉積對于實現穩定且高能量的鋰金屬電池至關重要。離子液體(IL)被認為是一種有前途的電解液添加劑，可用于均勻的鋰沉積，因為它的陽離子部分在鋰突起尖端形成了疏鋰保護層。盡管最近在用于鋰金屬電池的IL方面取得了進展，但IL添加劑的合理設計仍處于起步階段，需要進一步改進。

韓國忠南國立大學Woo-Jin Song、韓國科學技術院Chan Beum Park、Jiheong Kang等報道了一種基于新型IL分子設計的新型自組裝保護層，可實現高性能鋰金屬電池。

圖1. IL添加劑對穩定鋰金屬電池的作用示意圖

在此作者首次將疏鋰側鏈的對稱設計引入到離子液體中，連接到IL陽離子的對稱烷基鏈有助于確保平滑的鋰沉積和保護陽離子免受還原分解。這些對稱的烷基鏈阻止了陽離子組分的自團聚，形成了密集組裝的疏鋰保護層，從而使鋰沉積更加平滑。

此外，對稱鏈可有效地屏蔽鋰金屬負極中的吡咯陽離子，與不對稱鏈相比，表現出增強的還原穩定性。FSI反陰離子的整合也有助于通過利用富氟界面強化SEI來穩定鋰金屬電極。

AEM：對稱離子液體電解液添加劑實現長循環鋰金屬電池

圖2. 具有不同IL添加劑的電解液中的離子傳輸和IL陽離子的形態分析

因此，對稱IL添加劑可使Li-LiFePO₄和Li-LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)電池實現穩定的循環，600次循環后保持了約80%的初始容量，CE約為99.8%。

此外，基于紐扣電池的正極質量，對稱IL可實現實用的薄Li(40μm)-NCM622電池，其循環250次后保持80%的容量，并且能量密度約為658 Wh kg^-1。這項工作提出了一種基于IL添加劑的設計方案，并為高效、持久的鋰金屬電池提供了一種前瞻性的方法。

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圖3. 鋰金屬電池的循環性能和鋰金屬形態

Self-Assembled Protective Layer by Symmetric Ionic Liquid for Long-Cycling Lithium–Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103955

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