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合理設計有前景的電解液被認為是提高鋰金屬電池（LMB）循環穩定性的有效策略。華東理工大學李永生等提出了一種精心設計的基于離子液體的電解液，該電解質由作為鋰鹽的雙三氟甲磺酰基亞胺鋰、作為功能溶劑的1-乙基-3-甲基咪唑鎓硝酸鹽離子液體（[EMIm][NO₃]IL）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）以及作為稀釋溶劑的1,2-二甲氧基乙烷（DME）組成。

圖1. 分子動力學模擬

具體而言，采用[EMIm][NO₃] IL作為溶劑成分，有利于形成特殊的Li⁺配位的NO₃-溶劑化結構，從而使溶劑化的NO₃-繼續進行電化學還原，并形成非常穩定和導電的固體電解質界面。

以FEC作為另一種功能溶劑，以DME作為稀釋溶劑，所配制的電解液具有較高的氧化穩定性和離子傳導性，并賦予其更好的電化學反應動力學。

圖2. 半電池性能

因此，所配制的電解液表現出超可逆和穩定的鋰剝離/沉積行為，具有較高的平均庫倫效率（98.8%）和超長的循環穩定性（3500小時）。

值得注意的是，采用IL基電解液的高壓Li-Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂全電池表現出更強的循環能力，在低負/正比（3.1）和貧電解液（2.5 μL mg^-1）的苛刻條件下，經過200次循環后容量保持率達到65%。

這項研究創造了第一個基于NO₃-的離子液體電解液，并喚起了實用高壓LMB的途徑。

圖3. 全電池性能

Tuning a Solvation Structure of Lithium Ions Coordinated with Nitrate Anions through Ionic Liquid-Based Solvent for Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211364

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?李永生AFM：首次實現基于硝酸根的鋰金屬電池用離子液體電解液

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