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可充電鋰電池由于其高能量密度是下一代有前景的候選儲能設備，它們的電化學性能深受電解質組合物的影響。

傳統鋰離子電池 (LIB) 中使用的碳酸鹽基電解質對元素鋰具有高度腐蝕性，基于甘醇二甲醚的電解質通常具有更好的還原穩定性，但它們在4 V/Li下會發生早期氧化，與高壓正極不匹配。最近，氟化溶劑和鹽類對鋰負極的循環行為表現出積極影響，但高成本阻礙了它們的應用。

在此，中科院蘇州納米所沈炎賓副研究員與加拿大卡爾加里大學Venkataraman Thangadurai等人報道設計了一種與元素鋰負極和富鎳正極兼容的經濟型碳酸鹽-甘醇二甲醚混合電解質（CGHE）。

圖1. 沉積的鋰和SEI的表征

使用DFT、NMR和FTIR研究證明了CGHE表現出獨特的溶劑化結構，其中二甘醇二甲醚（G2）主導鋰離子的初級溶劑化殼層。它能使六氟磷酸鹽陰離子完全電離，并與LiNO₃形成接觸離子對?；旌想娊赓|導致了強大的富含無機物的SEI，同時保持了優異的離子電導率，潤濕性和與元素Li的化學穩定性。

因此基于該混合電解質的含400%過量鋰負極的鋰金屬電池在2C下循環200次后仍提供99.2 mAh g^-1的比容量，幾乎是普通EC/DEC電解質（27 mAh g^-1）的四倍。無負極鋰電池在50次循環后容量保持率為73%，而使用典型碳酸鹽電解質的無負極電池最終在45次循環內失效。

圖2. 基于該混合電解質的無負極鋰金屬電池的電化學性能

Rational design of a carbonate-glyme hybrid electrolyte for practical anode-free lithium metal batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.043

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納米所&卡大EnSM: 合理設計混合電解質用于實用的無負極鋰金屬電池

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