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張嘉恒/慈立杰Nano-Micro Lett.：酰胺基電解液實現高安全穩定的鋰金屬電池

鋰枝晶的形成以及易燃液態電解液帶來的安全隱患嚴重阻礙了高能量密度金屬鋰電池的發展。

哈爾濱工業大學（深圳）張嘉恒、慈立杰等提出了一種新興的酰胺基電解液，它由不同摩爾比的LiTFSI和丁內酰胺組成，并且1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（TTE）和氟代碳酸亞乙酯（FEC）分別作為反溶劑和添加劑被引入。

TTE作為助溶劑，可降低粘度并提高與鋰金屬的相容性；FEC作為添加劑以進一步穩定界面。通過上述精心設計的電解液，可以原位形成具有無機/有機豐富成分（LiF、Li₃N和Li-N-C）的穩定SEI層，從而有效調節鋰的形態和結構，并實現均勻的球形鋰沉積。此外，該酰胺基電解液還具有不可燃性、高離子電導率、高熱穩定性和電化學穩定性（> 4.7 V）。

圖1 采用不同電解液的鋰沉積行為示意圖

研究顯示，當采用這種酰胺基電解液時，具有LiFePO₄正極的鋰金屬電池表現出非常可靠的循環性能，經過650次循環后實現了89%的容量保持率。此外，即使在60 °C下，電池也可以穩定運行。這項工作將為緩解鋰金屬負極的關鍵問題提供一種簡便有效的策略，并為開發高安全、無枝晶和耐用鋰金屬電池提供深刻的見解。

圖2 Li||LFP電池的性能

Safe and Stable Lithium Metal Batteries Enabled by an Amide-Based Electrolyte. Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-021-00780-7

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