通過(guò)溶劑分子設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化電解液已被認(rèn)為是穩(wěn)定鋰金屬電池的一種有效方法。然而，Li⁺與溶劑分子的配位模式很少被考慮。

圖1 電解液設(shè)計(jì)

清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生李寶華、昆明理工大學(xué)王賢樹(shù)等首次提出了一種新的非單齒策略，即雙/三齒配位，通過(guò)使用非氟化溶劑（雙（2-甲氧基乙氧基）甲烷，簡(jiǎn)稱”BME”）來(lái)調(diào)整溶劑化結(jié)構(gòu)。

研究顯示，BME為L(zhǎng)i⁺提供的多氧配位產(chǎn)生了與傳統(tǒng)的1,2-二甲氧基乙烷（DME）大不相同的溶劑化特征。

通過(guò)在BME中溶解雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)，在稀釋濃度(1.0M)下實(shí)現(xiàn)了單鹽、單溶劑配方，即LiFSI-BME電解液。它可以促進(jìn)陰離子聚集的溶劑殼的形成，從而有助于形成富含無(wú)機(jī)物的SEI，進(jìn)而增強(qiáng)離子傳輸動(dòng)力學(xué)，并實(shí)現(xiàn)可逆的鋰沉積/剝離，以及在廣泛的溫度范圍內(nèi)的無(wú)枝晶形態(tài)。

圖2 半電池性能

因此，所開(kāi)發(fā)的電解液在具有50微米薄的鋰箔的對(duì)稱電池中表現(xiàn)出1400小時(shí)的超穩(wěn)定循環(huán)。當(dāng)與高負(fù)載的LiFePO₄搭配時(shí)，全電池在500次循環(huán)后保持了92%的容量，并在-10℃至60℃的寬溫度范圍內(nèi)提供了更好的電化學(xué)性能。

此外，這一概念在軟包電池（570毫安時(shí)）中得到了驗(yàn)證，其在100次循環(huán)后實(shí)現(xiàn)了99.5%的容量保持。這一關(guān)于電解液工程的全新見(jiàn)解為實(shí)用高性能金屬鋰電池提供了指導(dǎo)。

圖3 全電池性能

Unique Tridentate Coordination Tailored Solvation Sheath Towards Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303347