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題仍需在實用鋰金屬電池中強烈關(guān)注。不易燃的溶劑可以減輕火災(zāi)危險；然而，由于對鋰金屬的固有高反應(yīng)性，它們的使用會不可逆轉(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電解液中實現(xiàn)了高庫倫效率（CE >99.2%）的鋰沉積/剝離，確保了Li|NCM523電池在實用條件下循環(huán)穩(wěn)定性和電解液不易燃性之間的兼容性。這項工作通過調(diào)控不可燃電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)，為促進具有長循環(huán)和高安全性的實用鋰金屬電池的發(fā)展開辟了一條途徑。

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