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鋰金屬被認為是最有希望提高電池能量密度的負極材料。然而，由于鋰負極與傳統碳酸酯電解質之間的相容性較差，其大規模工業化生產一直面臨著不穩定固體電解質相（SEI）導致的嚴重枝晶生長。因此，迫切需要對SEI的成分進行精確控制，以解決電解質/負極界面的電化學和機械不穩定性問題。

在此，清華大學劉凱團隊報告了一種合理設計的含氟氨基甲酸酯基電解質，該電解質以LiNO₃為主要鹽類之一，可誘導陰離子分解，從而獲得均勻且富含無機物（LiF、Li₃N、Li₂O)）的SEI。

因此，這種電解液組裝鋰金屬電池的庫侖效率高達 99%，在Li|Li對稱電池中可穩定循環1000小時以上，在40μm 薄Li|高負載-NCM811全電池中可循環100次以上，在Cu|LiFePO₄軟包電池中可循環50次以上，是一種很有前途的高可逆鋰金屬電池電解液。

圖1.鋰金屬全電池的電化學性能

總之，該工作設計了一種氟化氨基甲酸酯基電解質溶劑DFNCA，它具有高供體數（DN），即對LiNO₃具有較強的溶解能力。因此，以LiNO₃為主要鹽類之一，可以合理地調整低LUMO Li鹽類的優先還原，形成以陰離子主導的均勻SEI、離子導電的和機械穩定的LiF，從而實現出色的金屬鋰負極性能。

相應的均勻鋰沉積和致密形貌為Li|Cu半電池、Li|Li對稱電池、Li|NCM811全電池和無負極銅|LFP 電池提供了高度穩定的循環性能。因此，含氟氨基甲酸酯電解質有望用于高性能鋰金屬電池。

圖2. 碳酸酯電解液的作用機制

Fluorinated Carbamate-Based Electrolyte Enables Anion-Dominated Solid Electrolyte Interphase for Highly Reversible Li Metal Anode, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06088

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清華大學劉凱團隊ACS Nano：氟化氨基甲酸酯基電解質實現高度可逆鋰金屬負極

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