清华大学刘凯团队ACS Nano：氟化氨基甲酸酯基电解质实现高度可逆锂金属负极

锂金属被认为是最有希望提高电池能量密度的负极材料。然而，由于锂负极与传统碳酸酯电解质之间的相容性较差，其大规模工业化生产一直面临着不稳定固体电解质相（SEI）导致的严重枝晶生长。因此，迫切需要对SEI的成分进行精确控制，以解决电解质/负极界面的电化学和机械不稳定性问题。

在此，清华大学刘凯团队报告了一种合理设计的含氟氨基甲酸酯基电解质，该电解质以LiNO₃为主要盐类之一，可诱导阴离子分解，从而获得均匀且富含无机物（LiF、Li₃N、Li₂O)）的SEI。

因此，这种电解液组装锂金属电池的库仑效率高达 99%，在Li|Li对称电池中可稳定循环1000小时以上，在40μm 薄Li|高负载-NCM811全电池中可循环100次以上，在Cu|LiFePO₄软包电池中可循环50次以上，是一种很有前途的高可逆锂金属电池电解液。

图1.锂金属全电池的电化学性能

总之，该工作设计了一种氟化氨基甲酸酯基电解质溶剂DFNCA，它具有高供体数（DN），即对LiNO₃具有较强的溶解能力。因此，以LiNO₃为主要盐类之一，可以合理地调整低LUMO Li盐类的优先还原，形成以阴离子主导的均匀SEI、离子导电的和机械稳定的LiF，从而实现出色的金属锂负极性能。

相应的均匀锂沉积和致密形貌为Li|Cu半电池、Li|Li对称电池、Li|NCM811全电池和无负极铜|LFP 电池提供了高度稳定的循环性能。因此，含氟氨基甲酸酯电解质有望用于高性能锂金属电池。

图2. 碳酸酯电解液的作用机制

Fluorinated Carbamate-Based Electrolyte Enables Anion-Dominated Solid Electrolyte Interphase for Highly Reversible Li Metal Anode, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06088

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清华大学刘凯团队ACS Nano：氟化氨基甲酸酯基电解质实现高度可逆锂金属负极

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