水系电池具有离子导电性高、安全、成本低、环境友好等优点，是一种很有前途的电化学储能装置。然而，其电压输出和能量密度受到未能形成固体电解质界面（SEI）的限制，SEI可以扩展由析氢和析氧造成的水的固有狭窄电化学窗口（1.23 V）。

近日，北京理工大学陈人杰教授，李月姣讲师，陈楠副研究员报道了一种新型（Li₄(TEGDME)(H₂O)₇）作为具有稳定界面化学的溶剂化电解质。通过将四甘醇二甲醚（TEGDME）引入浓缩的水性电解质中，可生成用于正极-电解质界面和SEI形成的新碳质组分。

文章要点

1）研究人员制备了一种浓缩的“水中醚”电解质（EIWE）。醚类部分通过将LiTFSI以不同摩尔比1:0.90、1:0.65、1:0.50、1:0.41和1:0.35溶解在TEGDME中制备，而水部分通过将21mol LiTFSI溶解在1g kg超纯H2O。然后将两部分以每对一对1：1的质量比混合。

2）原位表征和从头算分子动力学（AIMD）计算表明，双层混合界面由无机LiF和从Li⁺₂(TFSI^-)和Li⁺₄(TEGDME)还原的有机碳质物质组成。

3）结果显示，界面膜在动力学上将电化学稳定性窗口扩大至4.2 V，从而实现了2.5 V 的LiMn₂O₄-Li₄Ti₅O₁₂全电池，在500个循环中具有120 W h kg^-1的出色能量密度。

该研究为下一代水系锂离子电池更有效的中间相的潜在设计提供了深入指导。

Yanxin Shang, et al, An “Ether-In-Water” Electrolyte Boosts Stable Interfacial Chemistry for Aqueous Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202004017

https://doi.org/10.1002/adma.202004017