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近年來，新興的局部高濃度電解液（LHCEs）具有少鹽用量、低粘度和良好的電極潤濕性等特點，引起了廣泛的研究興趣。然而，到目前為止，開發既具有優異的負極兼容性和高電壓穩定性，又具有低密度和低成本以構建高比能量電池的LHCE仍然具有挑戰性。

香港科技大學趙天壽院士、Yiju Li等通過引入一種低成本（~0.385 $ g^-1）、低密度（1.19 g cm^-3）的新型三氟化苯(BTF)稀釋劑，展示了一種高性能醚基LHCE（BTF-LHCE）。

圖1 BTF-LHCE的表征

所得BTF-LHCE是由鋰鹽LiFSI、二甲氧基乙烷(DME)溶劑和BTF稀釋劑組成（5 M LiFSI in DME/BTF (v/v=1:2)）。BTF-LHCE具有良好的潤濕性、高鋰離子遷移數和高離子電導率，可以在Si和Li負極表面原位形成具有豐富LiF和Li₃N無機成分的薄而堅固SEI層。對于Si負極，在200次循環中可以實現87.2%的高首效和99.83%的超高平均CE，組裝的Si||NCM622全電池顯示出穩定的循環性能，在0.6 C下循環100次后容量衰減率低至7%，電池比能量達到257.4 Wh kg^-1。

圖2 對于Si負極的電化學性能

對于鋰金屬負極，可以獲得超過400次循環的99.45%超高平均CE（在200-400次循環數期間為99.8%），這是迄今為止報道的最佳值之一。得益于BTF-LHCE優異的鋰負極兼容性和抗氧化性，組裝的Li||NCM622全電池可以在4.6 V的高截止電壓下循環，即使在極低N/P比(0.9)和超高質量負載NCM622正極(26.5 mg cm^-2)的情況下也能穩定運行超過60次循環。

更令人印象深刻的是，基于BTF-LHCE的Li||NCM622軟包電池原型可以穩定循環并表現出349.4 Wh kg^-1的高電池級能量密度。這項研究為開發先進的醚基電解液以實現高壓和高比能量電池技術的大規模應用提供了一種有前景的策略。

圖3 對于鋰負極的電化學性能

A Lightweight Localized High-Concentration Ether electrolyte for High-Voltage Li-Ion and Li-Metal Batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107102

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港科大趙天壽院士團隊Nano Energy：一種輕質、低成本局部高濃度電解液

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