鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性正在穩(wěn)步提高，但主要由使用易燃溶劑引起的安全問(wèn)題仍需在實(shí)用鋰金屬電池中強(qiáng)烈關(guān)注。不易燃的溶劑可以減輕火災(zāi)危險(xiǎn)；然而，由于對(duì)鋰金屬的固有高反應(yīng)性，它們的使用會(huì)不可逆轉(zhuǎn)地降低工作電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

北京理工大學(xué)黃佳琦等提出了通過(guò)調(diào)節(jié)基于二甲基乙酰胺（DMAC）的電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)電解液的循環(huán)穩(wěn)定性和不可燃性之間的兼容性。

圖1. 溶劑可燃性及LHCE電解液的表征

DMAC作為一種不易燃的溶劑，在此用于構(gòu)建不易燃的局域高濃度電解液(LHCE)。在基于DMAC的LHCE中，由于存在豐富的聚集體簇，從而形成具有豐富LiF的陰離子衍生固體電解質(zhì)界面相（SEI），以規(guī)避DMAC溶劑與鋰金屬之間的寄生反應(yīng)。此外，富含LiF的SEI有利于致密且均勻的鋰沉積，從而確保在實(shí)用條件下鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2. LHCE-DMAC電解液的電化學(xué)性能

因此，在LHCE-DMAC電解液中實(shí)現(xiàn)了高庫(kù)倫效率（CE >99.2%）的鋰沉積/剝離，確保了Li|NCM523電池在實(shí)用條件下循環(huán)穩(wěn)定性和電解液不易燃性之間的兼容性。這項(xiàng)工作通過(guò)調(diào)控不可燃電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)，為促進(jìn)具有長(zhǎng)循環(huán)和高安全性的實(shí)用鋰金屬電池的發(fā)展開(kāi)辟了一條途徑。

圖3. SEI分析

Regulating Solvation Structure in Nonflammable Amide-Based Electrolytes for Long-Cycling and Safe Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200139