AEM：对称离子液体电解液添加剂实现长循环锂金属电池

调节锂金属沉积对于实现稳定且高能量的锂金属电池至关重要。离子液体(IL)被认为是一种有前途的电解液添加剂，可用于均匀的锂沉积，因为它的阳离子部分在锂突起尖端形成了疏锂保护层。尽管最近在用于锂金属电池的IL方面取得了进展，但IL添加剂的合理设计仍处于起步阶段，需要进一步改进。

韩国忠南国立大学Woo-Jin Song、韩国科学技术院Chan Beum Park、Jiheong Kang等报道了一种基于新型IL分子设计的新型自组装保护层，可实现高性能锂金属电池。

图1. IL添加剂对稳定锂金属电池的作用示意图

在此作者首次将疏锂侧链的对称设计引入到离子液体中，连接到IL阳离子的对称烷基链有助于确保平滑的锂沉积和保护阳离子免受还原分解。这些对称的烷基链阻止了阳离子组分的自团聚，形成了密集组装的疏锂保护层，从而使锂沉积更加平滑。

此外，对称链可有效地屏蔽锂金属负极中的吡咯阳离子，与不对称链相比，表现出增强的还原稳定性。FSI反阴离子的整合也有助于通过利用富氟界面强化SEI来稳定锂金属电极。

AEM：对称离子液体电解液添加剂实现长循环锂金属电池

图2. 具有不同IL添加剂的电解液中的离子传输和IL阳离子的形态分析

因此，对称IL添加剂可使Li-LiFePO₄和Li-LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)电池实现稳定的循环，600次循环后保持了约80%的初始容量，CE约为99.8%。

此外，基于纽扣电池的正极质量，对称IL可实现实用的薄Li(40µm)-NCM622电池，其循环250次后保持80%的容量，并且能量密度约为658 Wh kg^-1。这项工作提出了一种基于IL添加剂的设计方案，并为高效、持久的锂金属电池提供了一种前瞻性的方法。

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图3. 锂金属电池的循环性能和锂金属形态

Self-Assembled Protective Layer by Symmetric Ionic Liquid for Long-Cycling Lithium–Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103955

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