山大Nano-Micro Letters：有空间位阻的二异丙醚助力低温锂金属电池

锂金属电池（LMB）作为高能量密度替代品具有巨大应用潜力；然而，其性能受到电解质缓慢去溶剂化过程的阻碍，特别是在低温（LT）下。因此，有必要优化溶剂化结构，从而在 LT 下实现 LMB 的快速去溶剂化过程。

在此，山东大学王书华、刘宏等人将富含支链的二异丙醚（DIPE）引入到2.5 M Li双（氟磺酰基）亚胺二丙醚（DPE）电解质中，并将其作为在− 20 °C下高性能LMB的共溶剂。研究显示，DIPE的掺入不仅增强了电解质内的无序性，而且诱导了DIPE支链的空间位阻效应，将其他溶剂分子排除在Li⁺溶剂化鞘之外。

基于此，包含DPE/DIPE 的电解质中的 Li (50 μm)||LFP（质量负载 ~ 10 mg cm⁻²）电池在 − 20 °C 下表现出 650 次的稳定循环性能，并提供 87.2 mAh g⁻¹的容量。

图1. 不同溶剂分子的静电势

总之，该工作将DIPE 引入基于 DPE 的电解质中，其显着提高了 LMB 在 RT 和 LT 条件下的电化学性能。研究表明，具有多个支链的DIPE导致溶剂鞘内溶剂之间的分子间排斥。DIPE诱导的该种排斥在减少溶剂分子和 Li⁺ 之间的 E_B 方面发挥了至关重要的作用，从而促进了快速去溶剂化过程。因此，该电解质在 RT 和 LT 条件下都实现了均匀的 Li 沉积行为和稳定的循环性能。因此，该工作针对空间效应获得的见解为设计具有增强LMB稳定性的电解质开辟了新途径。

图2. Li⁺(DPE)₃、Li⁺(DPE)₂(DIPE)₁、Li⁺(DPE)₁(DIPE)₂和Li⁺(DIPE)₃模型等表面非共价相互作用

Branch-Chain-Rich Diisopropyl Ether with Steric Hindrance Facilitates Stable Cycling of Lithium Batteries at − 20 °C, Nano-Micro Letters 2024 DOI: 10.1007/s40820-024-01419-z

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山大Nano-Micro Letters：有空间位阻的二异丙醚助力低温锂金属电池

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