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?天工大AEM：LiF/LiCl固體電解質(zhì)界面實(shí)現(xiàn)4.8 V鋰金屬電池

由富鋰錳基氧化物（LRMO）正極和鋰金屬負(fù)極構(gòu)成的鋰金屬電池因其高能量密度而備受關(guān)注。然而，其在高電壓下電解質(zhì)分解、正極和負(fù)極的不穩(wěn)定性限制了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，天津工業(yè)大學(xué)馬建民團(tuán)隊(duì)提出了一種電解質(zhì)工程策略即以氯苯作為添加劑，在正極和負(fù)極上構(gòu)建堅(jiān)固的、高Li⁺導(dǎo)電的固體電解質(zhì)界面。

研究表明，由于LiCl、LiF組成的電解質(zhì)界面具有高機(jī)械穩(wěn)定性和界面動(dòng)力學(xué)，電解質(zhì)分解和過(guò)渡金屬離子溶解都被有效抑制。同時(shí)，堅(jiān)固的LiF/LiCl的固體電解質(zhì)界面可以有效抑制鋰枝晶的過(guò)度生長(zhǎng)。結(jié)果顯示，采用優(yōu)化的 2.0 wt.% 氯苯的Li||LRMO 電池在 0.5 C 下循環(huán) 200 次后顯示出 86.1% 的高容量保持率。

圖1. 電池性能

總之，該工作成功證明了ClB 添加劑可以調(diào)節(jié) Li⁺ 溶劑化結(jié)構(gòu)，并分別參與正極和負(fù)極表面上堅(jiān)固的 CEI 和 SEI 形成。此外，穩(wěn)定的LiF/LiCl輔助SEI可以有效抑制鋰枝晶的過(guò)度生長(zhǎng)。

結(jié)果顯示，具有 2.0 wt.% ClB 電解質(zhì)的Li||Li對(duì)稱(chēng)電池可以穩(wěn)定循環(huán)超過(guò)300h且表現(xiàn)出較低的過(guò)電位。同時(shí)，組裝的 Li||LRMO 電池 0.5 C 下循環(huán) 200 次后表現(xiàn)出 86.1% 的高容量保持率。因此，該項(xiàng)工作將為通過(guò)電解質(zhì)工程構(gòu)建堅(jiān)固、高Li⁺導(dǎo)電的固體電解質(zhì)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能Li||LRMO電池提供重要參考。

圖2. 固體電解質(zhì)界面分析

Dual LiF/LiCl‐Rich Solid Electrolyte Interphases with Robust and Li+‐conductive Characteristics for 4.8 V Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202400067

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