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崔屹JACS：電位法測量溶劑化能及其與鋰電池循環(huán)性能的關(guān)系

電解液在鋰離子電池中起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼛缀跤绊懼姵匦阅艿姆椒矫婷妗Ｈ欢藗儗﹄娊庖旱恼J(rèn)識(shí)，尤其是對Li+的溶劑化作用的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于它的意義。斯坦福大學(xué)崔屹等人介紹了一種電位技術(shù)來探測電池電解液中鋰離子的相對溶劑化能。

通過測量具有對稱電極和不對稱電解液的電池中的開路電壓，作者定量地描述了濃度、陰離子和溶劑對不同電解液溶劑化能的影響。利用這一技術(shù)，作者建立了電池電位（Ecell）與鋰金屬負(fù)極用高性能電解液循環(huán)性能之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有更多負(fù)電池電位和正溶劑化能的溶劑（那些與Li⁺結(jié)合較弱的溶劑）能提高循環(huán)穩(wěn)定性。低溫電子顯微鏡顯示，較弱的溶劑化導(dǎo)致陰離子衍生的固體電解質(zhì)界面，因此可以穩(wěn)定循環(huán)。

使用電位測量來表征電解液，作者建立了一種相關(guān)性，可以指導(dǎo)鋰金屬負(fù)極有效電解液的工程設(shè)計(jì)。

圖1 電池裝置及機(jī)理

圖2 高性能金屬鋰負(fù)極電解液的溶劑化能和CE

Potentiometric Measurement to Probe Solvation Energy and Its Correlation to Lithium Battery Cyclability. Journal of the American Chemical Society 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c03868

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