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在鋰負極上形成的疏水性無機固體電解質界面相（SEI）和在正極上形成的正極電解質界面相（CEI）對高壓鋰金屬電池是有益的。然而，在大多數液態電解液中，有機溶劑的分解不可避免地在SEI和CEI中形成有機成分。此外，由于有機溶劑的高揮發性和易燃性，往往會帶來巨大的安全風險。

圖1 CsTFSI和LCsL10的電導率

馬里蘭大學王春生、Singyuk Hou等報告了一種基于低熔點堿性全氟磺酰亞胺鹽的無有機溶劑共晶電解質（45 wt.% LiFSI、45 wt.% CsTFSI、10 wt.% LiTFSI，表示為LCsL10），作為高溫鋰金屬電池的安全電解質。在沒有有機溶劑的情況下，鋰表面的SEI完全來自于全氟化磺酰亞胺陰離子，因此富含堅固而穩定的LiF。這樣的SEI能有效地適應鋰負極在循環過程中的大量體積變化，并抑制鋰枝晶以及不需要的副反應，即使是在高溫下。

值得注意的是，與以前報道的熔鹽電解質相比，LCsL10具有更高的鋰含量，因此具有更高的鋰轉移數（80℃時t_Li=0.52），所以它在充/放電過程中不容易發生濃度極化，有望在實用電流和面容量上具有更好的工作能力。

圖2 80℃下的銅||鋰電池的電化學性能

作為概念驗證，作者證明了在80℃下，LCsL10可支持在0.5 mA cm^-2和1.0 mAh cm^-2條件下超過150次循環的平均鋰沉積/剝離庫侖效率（CE）為99.4%，并使LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（NCA）||Li全電池（2.0 mAh cm^-2，N/P = 2）達到200次的循環壽命。這是關于采用富鎳層狀氧化物正極的鋰金屬電池的熔鹽電解質的首份報告, 對超安全和高能量的鋰金屬電池很有希望。

圖3 全電池的電化學性能

Solvent-Free Electrolyte for High-Temperature Rechargeable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301177

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