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夏永姚Angew綜述: 實(shí)用化高能量密度鋰金屬電池的先進(jìn)電解液設(shè)計(jì)

鑒于當(dāng)前鋰離子電池固有的局限性，鋰硫電池和鋰氧電池等引起了廣泛關(guān)注。這些電池都使用金屬鋰負(fù)極，然而鋰枝晶的生長(zhǎng)伴隨著嚴(yán)重的安全隱患阻礙了鋰金屬負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用。

阻礙鋰金屬負(fù)極實(shí)際應(yīng)用的另一個(gè)障礙是循環(huán)過(guò)程中“死鋰”的形成，這導(dǎo)致不可避免的活性鋰損失。目前仍然缺乏鋰金屬全電池良好電化學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)，且有關(guān)實(shí)用化高壓鋰金屬電池電解質(zhì)的批判性綜述仍然很少。

在此，復(fù)旦大學(xué)夏永姚教授等人總結(jié)了實(shí)用化鋰金屬電池新電解液系統(tǒng)的發(fā)展。作者首先討論了實(shí)用化高能量密度鋰金屬電池的關(guān)鍵參數(shù)，然后回顧了鋰金屬電池電解液系統(tǒng)的最新進(jìn)展，主要關(guān)注實(shí)用化高壓鋰金屬負(fù)極的電解液。

圖1. 鋰金屬電池正極總結(jié)

根據(jù)電解液中的溶劑將電解液體系分為三類，包括醚基電解液、碳酸鹽基電解液和用于實(shí)用鋰金屬電池的新型電解液體系。

此外，作者展望了實(shí)際條件下鋰金屬電池先進(jìn)電解液未來(lái)發(fā)展的幾個(gè)方向：

1）穩(wěn)定SEI層、減少死鋰的形成和提高CE；

2）提高LiNO₃在碳酸鹽基電解液中的溶解度；

3）開發(fā)與高壓正極和鋰金屬負(fù)極相容的新型電解液溶劑；

4）提高電池外部壓力；

5）發(fā)展全固態(tài)鋰金屬電池。

圖2. 實(shí)用軟包鋰金屬電池結(jié)構(gòu)示意圖

Advanced Electrolyte Design for High-Energy-Density Li Metal Batteries under Practical Conditions, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202108397

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