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陳人杰/陳南AFM：局部強(qiáng)溶劑化電解液平衡Li-O2電池的容量和循環(huán)壽命

Li-O₂電池具有超高理論能量密度，是一種具有很有前景的儲(chǔ)能裝置。然而，在實(shí)踐中，它們表現(xiàn)出嚴(yán)重的容量衰減和有限的循環(huán)壽命，這意味著迫切需要更合適的電解液。

北京理工大學(xué)陳人杰、陳南等人采用DMSO作為強(qiáng)溶劑（高施主數(shù)）、四乙二醇二甲醚（TEGDME）作為弱溶劑（低施主數(shù)）及LiTFSI為鋰鹽，制備了一種局部強(qiáng)溶劑化效應(yīng)電解液（LSSE）。

研究發(fā)現(xiàn)，具有高施主數(shù)的溶劑優(yōu)先與Li⁺形成強(qiáng)溶劑化結(jié)構(gòu)，而低施主數(shù)溶劑的加入不會(huì)破壞這種溶劑化結(jié)構(gòu)。LSSE通過結(jié)合高施主數(shù)溶劑的溶解能力和低施主數(shù)溶劑的穩(wěn)定性來提供高容量。共溶劑還改善了電解液的潤(rùn)濕性能，并可以誘導(dǎo)電池放電反應(yīng)向溶劑化機(jī)制進(jìn)行。此外，LSSE中產(chǎn)生的放電反應(yīng)產(chǎn)物呈大顆粒形式，不會(huì)堵塞正極的孔隙。

結(jié)果，當(dāng)優(yōu)化的電解液用于Li-O₂電池時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高放電容量和良好的循環(huán)性能。優(yōu)化的電解液抑制了電池內(nèi)的副反應(yīng)，并促進(jìn)了鋰負(fù)極表面穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜的形成。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)高性能電解液以提高Li-O₂電池的容量和循環(huán)壽命開辟了一條新途徑。

圖1 電解液表征

圖2 電化學(xué)性能

Local Strong Solvation Electrolyte Trade-Off between Capacity and Cycle Life of Li-O₂ Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202101831

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