天工大AEM：LiF/LiCl固体电解质界面实现4.8 V锂金属电池

由富锂锰基氧化物（LRMO）正极和锂金属负极构成的锂金属电池因其高能量密度而备受关注。然而，其在高电压下电解质分解、正极和负极的不稳定性限制了其实际应用。

在此，天津工业大学马建民团队提出了一种电解质工程策略即以氯苯作为添加剂，在正极和负极上构建坚固的、高Li⁺导电的固体电解质界面。

研究表明，由于LiCl、LiF组成的电解质界面具有高机械稳定性和界面动力学，电解质分解和过渡金属离子溶解都被有效抑制。同时，坚固的LiF/LiCl的固体电解质界面可以有效抑制锂枝晶的过度生长。结果显示，采用优化的 2.0 wt.% 氯苯的Li||LRMO 电池在 0.5 C 下循环 200 次后显示出 86.1% 的高容量保持率。

图1. 电池性能

总之，该工作成功证明了ClB 添加剂可以调节 Li⁺ 溶剂化结构，并分别参与正极和负极表面上坚固的 CEI 和 SEI 形成。此外，稳定的LiF/LiCl辅助SEI可以有效抑制锂枝晶的过度生长。

结果显示，具有 2.0 wt.% ClB 电解质的Li||Li对称电池可以稳定循环超过300h且表现出较低的过电位。同时，组装的 Li||LRMO 电池 0.5 C 下循环 200 次后表现出 86.1% 的高容量保持率。因此，该项工作将为通过电解质工程构建坚固、高Li⁺导电的固体电解质界面来实现高性能Li||LRMO电池提供重要参考。

图2. 固体电解质界面分析

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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