锂(Li)金属是用于高能量密度充电电池的理想负极。然而,不可控的枝晶生长和易碎的SEI导致其库仑效率(CE)较低,严重阻碍了实际应用。研究发现,离子溶剂化行为和SEI形成对可充电电池锂金属负极的稳定性具极大影响。
基于此,中科院大连化学物理研究所陈剑研究员报道了溶剂的溶剂化能力将显著影响局部高浓度电解质(LHCEs)的溶剂化结构及其电化学性能。
文章要点
1)1,3-二氧戊环(DOL)的弱溶解能力使其在氟化醚(TTE)共混物中具有独特优势:i)较低的镀锂/剥离过电位;ii)较高的CE;iii)受TTE含量的影响较小;iv)有利于富Li的SEI。在这之后,锂离子与溶剂的相互作用减弱,与DOL中阴离子的配位能力增强。此外,TTE的加入显著重塑了锂离子的溶剂化结构,形成了更多的离子聚集体和更少的游离溶剂。
2)由于DOL溶剂分解的减少,DOL-TTE电解质的氧化还原稳定性大大提高。阴离子衍生SEI的形成促进了无枝晶的形貌,保证了锂金属负极的长期循环稳定性。此外,DOL-TTE(1:2)电解质的高度配位Li+溶剂化可以限制LiPSs在Li-SPAN电池中的溶解和损失,100次循环后可获得99.77%的高CE和92%的容量保持率。
参考文献
Shengdong Zhu , Jian Chen , Dual strategy with Li-ion solvation and solid
electrolyte interphase for high Coulombic efficiency of lithium metal anode,Energy Storage Materials (2021)
DOI:10.1016/j.ensm.2021.10.007
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.10.007