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高能量密度鋰金屬電池（LMBs）的壽命受到異質固體電解質界面（SEI）的阻礙。電解質的合理設計值得強烈考慮，以在工作電池中獲得均勻的SEI。

清華大學張強等提出并驗證了硝酸根離子(NO₃^–)的修飾，以改善實際LMB中SEI的均勻性。

圖1 NO₃^–穩定SEI的改進方案

這里，將NO₃^–與醚基部分連接以形成硝酸異山梨酯(ISDN)電解液添加劑，它可打破NO₃^–的共振結構，并提高其還原性。實驗和理論計算顯示，與普通NO₃^–相比，NO₃^–的斷裂共振結構賦予 ISDN 更好的還原性，因此，ISDN中NO₃^–的分解使SEI富含豐富的LiN_xO_y并誘導均勻的鋰沉積。

圖2 SEI分析

實驗顯示，采用LiNO₃的鋰硫電池在經過55次循環后會迅速衰減，而具有ISDN添加劑的鋰硫電池在經過100次循環后，容量保持率為83.7%。此外，采用ISDN添加劑的鋰硫軟包電池具有319 Wh kg^-1的高初始比能量，循環20次后容量保持率為93.6%。電解液添加劑分子設計的概念驗證表明，在分子水平上巧妙的結構設計有助于在實際鋰金屬電池中調節穩定的SEI。

圖3 鋰硫電池電化學性能

Modification of Nitrate Ion Enables Stable Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202201406

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清華大學張強Angew：硝酸根離子的修飾使鋰金屬電池實現穩定的SEI

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