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浙大陸俊Angew.：0.25M低濃度電解液助力高壓鋰金屬電池1000圈循環(huán)！

電解液工程對(duì)于鋰金屬電池的商業(yè)化至關(guān)重要。

圖1 電解液表征

浙江大學(xué)陸俊、阿爾伯塔大學(xué)Li Ge等首次設(shè)計(jì)了一種全新的低濃度電解液體系（LCE，0.25M），以硫醇（SL）和氟苯（FB）為溶劑，以溶解度極低的LiNO₃為溶質(zhì)，使鋰金屬電池表現(xiàn)出卓越的電化學(xué)性能。SL和FB溶劑確保了合適的粘度和高電壓運(yùn)行窗口，具有低溶解度（約0.15M）的LiNO₃被選作主鹽，另外，5vt %的聚合物形成添加劑（如FEC、VC）和0.1 M的高氟化鋰鹽（如LiPF₆、LiOTf或LiTFA）被添加到基線電解液中，以構(gòu)建穩(wěn)定的SEI。

正如預(yù)期的那樣，這種LCE顯示出良好的隔膜潤(rùn)濕性（電解液吸收率：151.3%）、高離子傳導(dǎo)率（0.209 mS cm^-1，基于帶隔膜的電解液）和高Li⁺轉(zhuǎn)移數(shù)（0.55）。原位形成的無(wú)機(jī)-聚合物混合SEI具有高離子電導(dǎo)率、與鋰的低粘合度和高柔韌性，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰的密集塊狀沉積和高沉積/剝離效率。

圖2 半電池性能

結(jié)果，采用這種LCE的鋰/銅電池實(shí)現(xiàn)了高庫(kù)侖效率（98.8%）。LCE還使NCM523/Li電池在1C（500次循環(huán)后保持90.7%）和0.3C（1000次循環(huán)后保持83.3%）的倍率下實(shí)現(xiàn)了出色的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，在低N/P比（約2）的情況下，NCM523/Li電池在0.3C下循環(huán)100次后的容量保持率為94.3%。探索LCE具有極其重要的意義，因?yàn)樗鼮殇圎}的選擇提供了更多的可能性，特別是恢復(fù)了一些以前由于溶解度低而被排除在外的鋰鹽。更多的LCE體系可以被重新考慮和構(gòu)建。值得注意的是，由于其成本效益，LCE在商業(yè)化方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖3 全電池性能

Low Concentration Sulfolane-based Electrolyte for High Voltage Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202216312

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