ACS Energy Letters：新型弱溶剂化醚溶剂助力4.3V锂金属电池

v-suan • 2022年12月9日下午5:14 • 顶刊 • 阅读 122

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1,2-二甲氧基乙烷（DME）由于其固有的还原稳定性而被广泛用作锂金属电池的电解液溶剂；然而，它的低氧化稳定性对高压锂金属电池（LMB）的使用提出了重大挑战。

首尔大学Jang Wook Choi、弗里堡大学Ali Coskun等引入了一种新的低介电溶剂，1,2-二甲氧基丙烷（DMP）作为电解液溶剂。

图1. 电解液溶剂选择

与DME相比，DMP由于其增加的空间效应而降低了溶剂化能力，促进了阴离子与Li⁺的相互作用，导致了阴离子衍生SEI层的形成，从而实现了与锂金属的高度可逆的沉积/剥离行为。此外，2M LiFSI在DMP中的氧化稳定性导致在正极表面上形成均匀且坚固的CEI层，这解释了观察到的增强的全电池性能。DMP的低介电常数也在很大程度上抑制了过渡金属从NCM811活性颗粒中的溶解和Al集电体的腐蚀。

图2. 半电池性能

总之，所有这些有益的特性使Li|NCM811全电池能够在高电流密度(∼5 mA cm⁻²)和具有有限厚度（40μm）的锂箔条件下运行160多圈。这项研究的发现突出了电解液溶剂精细结构操纵的重要性，以调整溶剂化结构，从而将LMB推进到实际可行的选择。此外，结构微调的溶剂还可以应用于LMB之外，如在极端快速充电条件下或在低温下运行的锂离子电池。

图3. 全电池性能

Exploiting the Steric Effect and Low Dielectric Constant of 1,2-Dimethoxypropane for 4.3 V Lithium Metal Batteries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02003

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