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上交/清華/浙工大/中科大聯(lián)發(fā)AM: 電解液中的氟化鋰用于穩(wěn)定和安全的鋰金屬電池

鋰金屬負(fù)極的主要材料挑戰(zhàn)包括巨大的體積變化、枝晶生長(zhǎng)和電池循環(huán)過(guò)程中不穩(wěn)定的SEI層，阻礙了鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)氟化添加劑進(jìn)行電解液工程有望提高鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，但是受到成本高、環(huán)境相容性低和長(zhǎng)期儲(chǔ)存不穩(wěn)定性的限制。

在此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)姚宏斌教授、浙江工業(yè)大學(xué)陶新永教授、清華大學(xué)張躍鋼教授和上海交通大學(xué)梁正副教授等人報(bào)道了一種采用多孔LiF策略的電解液，以提高鋰金屬電池在實(shí)際條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。

這種新型電解液顯示出誘人的特性，可以誘導(dǎo)高度氟化的SEI層的形成：

i) 分級(jí)多孔LiF納米盒在電解液中具有高分散性，不會(huì)在電解液中沉淀；

ii) LiF納米盒的高孔隙率使Li⁺均勻分布；

iii) 高活性LiF納米盒可以釋放氟化物和Li⁺，以加強(qiáng)氟化SEI層的形成。

圖1. 合成的分層多孔LiF納米盒的表征

作者通過(guò)使用10.5 wt%的多孔LiF納米盒基電解液在現(xiàn)實(shí)條件下實(shí)現(xiàn)了鋰金屬電池的良好循環(huán)。大容量 (3.45 Ah) Li || NCM811軟包電池具有高能量密度（380 Wh kg^-1），且在86次循環(huán)后可保持93%的容量。這項(xiàng)工作為穩(wěn)定高能量密度鋰金屬電池提供了一種很有前景的電解液工程策略。

圖2. Li || NCM811軟包電池的電化學(xué)性能

Lithium Fluoride in Electrolyte for Stable and Safe Lithium-Metal Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102134

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