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上交孫浩AEM:巧用硝酸鋰使含水電解液“起死回生”!

上交孫浩AEM:巧用硝酸鋰使含水電解液“起死回生”!
水是當(dāng)前電池行業(yè)的不速之客,幾乎所有電池生產(chǎn)工序都嚴(yán)格禁止使用水。特別是,由于要求電解液中的水含量極低(低于 20 ppm),因此必須使用不含水的原材料和超干燥條件,這導(dǎo)致材料成本、能耗和生產(chǎn)復(fù)雜性大大增加。
上交孫浩AEM:巧用硝酸鋰使含水電解液“起死回生”!
圖1.?鋰金屬電池中嚴(yán)格的含水量控制和水危害示意圖
上海交通大學(xué)孫浩等研究表明,硝酸鋰(LiNO3)可以有效地恢復(fù)鋰金屬全電池的含水電解液。具有雙重功能的NO3-陰離子不僅能與水分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用,從而抑制六氟磷酸根陰離子的水解,而且還能形成堅(jiān)固的固體電解質(zhì)界面相(SEI),從而提高鋰金屬沉積和剝離過程的電化學(xué)可逆性。
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圖2.?采用不同電解液的鋰金屬電池性能
實(shí)驗(yàn)顯示,首個實(shí)用的Li/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2全電池在采用含水電解液和負(fù)極/正極容量(N/P)比為3.8的條件下,可提供511 Wh kg-1的高能量密度和令人印象深刻的240次循環(huán)穩(wěn)定性。值得注意的是,LiNO3的引入可以耐受潮濕的電解液制備原料,并能在儲存5天后使潮濕的電解液恢復(fù)活力,這為克服當(dāng)前電池行業(yè)中的水危害提供了一種新的范例。
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圖3.?不同電解液中SEI的分析和鋰沉積形態(tài)
Dual-Functional Lithium Nitrate Mediator Eliminating Water Hazard for Practical Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202303048

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