郭玉国/辛森AFM：先进电解质使可充锂金属电池安全稳定：进展与前景

当使用碳酸酯电解液时，可充锂金属电池(RLBs)可以提高能量，但循环稳定性和安全性较差。为获得稳定、安全的电池，研究和开发用于RLB的电解液已经投入了无数的努力。然而，只有少数现有电解液满足实际RLBs的要求。

中科院化学所郭玉国、辛森等人总结了有机液态电解液在RLBs应用中的挑战，并提出了实用RLBs对电解质的要求。

该观点简要回顾了最近用于 RLBs 的电解质（液态和固态）的成就，并分析了每种电解质的相应缺点。此外，还提出了各种电解质现有缺点的可能解决方案。

特别是，该观点概述了原位凝胶电解质的发展战略，同时呼吁人们使用软包电池来评估性能，并更加重视电池安全研究。这一观点旨在阐明RLBs电解质面临的挑战和可能的研究方向，以更好地推广实用RLBs。

从第一代以有机碳酸酯溶剂为基础的锂金属商用电解液开始，科学家们在电解液添加剂、锂盐、新型溶剂等方面进行了大量探索。近年来，（局部）高盐浓度电解液、双盐体系、全氟溶剂等策略在基于液态电解液的锂金属电池的循环性能方面取得了重大进展。同时，各种固态（复合）电解质的发展抑制了枝晶生长，提高了电池的安全性。

图1 RLBs有机液态电解液的挑战

此外，具有高Li⁺电导率和良好加工性的液体-聚合物杂化电解质也显示出特殊的应用前景，尤其是与阻燃剂、无机陶瓷等成分结合使用时。为获得实用RLBs的稳定和安全循环，电解质需要在宽温度范围内具有高离子电导率 (>10^-3 S cm^-1)。

同时，电解质需要具有适度的机械性能（杨氏模量 > 7.98-10.64 GPa），以在不牺牲其加工性能的情况下抑制锂枝晶的刺穿。电解质的不可燃性也将进一步提高电池的整体安全性。在短期内，基于原位聚合的液体-聚合物杂化电解质可能是实际应用的折衷选择。当然，聚合反应的可控性、电池一致性等问题仍需解决。

图2 对RLBs中电解质的要求

Advanced Electrolytes Enabling Safe and Stable Rechargeable Li-Metal Batteries: Progress and Prospects. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105253

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郭玉国/辛森AFM：先进电解质使可充锂金属电池安全稳定：进展与前景

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