EnSM：通过溶剂化鞘结构调整高温/高压锂金属电池的鸡尾酒疗法

兔兔

2021-04-05

金属锂电池因其优越的能量密度而受到人们的广泛关注。然而，由于锂和电解质溶液之间的严重副反应以及锂枝晶的过度生长，其循环稳定性较差并且存在严重的安全风险，这一问题在高温/高压下更加严重。为了解决这一问题，中科院宁波材料技术与工程研究所Yonggao Xia、Ya-Jun Cheng和上海大学Hongbin Zhao等人在含有乙二醇二甲醚（DME）、氟代碳酸乙酯（FEC）、己二腈（ADN）共溶剂和双氟磺酰亚胺锂盐（LiFSI，1.0 M）、硝酸锂（LiNO₃，0.1 M）的ADFN电解质溶液中进行了溶剂结构操纵，以提升锂金属电池的高温/高压性能。

本文要点：

1）通过分子动力学模拟和拉曼光谱表征，构建了含有更多无机组分的大尺寸溶剂化鞘。SEM和XPS分析表明独特的溶剂化结构产生了富含无机物的稳定SEI层，抑制了电解液溶剂的持续消耗，抑制了锂枝晶的生长。

2）通过在ADFN电解质溶液中调节溶剂化结构，提高了Li||Cu、Li||Li、Li||LFP和Li||NCM523电池的电化学性能。Li||LFP和Li||NCM523电池都表现出改善的循环稳定性、可逆容量和倍率性能，其中Li||LFP电池在室温、80 ℃和90 ℃下都表现出出色的性能。

这项工作不仅提供了有关ADN溶剂化的基本见解和调控锂离子溶剂化的创新策略，还提供了一种简单的方法来进一步优化锂离子电解质的宽温度和高电压应用。

Tianle Zheng et al. nCocktail Therapy towards High Temperature/High Voltage Lithium Metal Battery via Solvation Sheath Structure Tuning. Energy Storage Mater. 2021.

DOI: 10.1016/j.ensm.2021.04.002.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829721001434