范修林/范利武Nature子刊：解读SEI是如何影响高氟电解液中的Li沉积！

电解液工程通过构建富含LiF的固体电解质间相（SEI）来实现具有高库仑效率（CE）的锂金属电池（LMBs）。然而，LiF的低导电性会扰乱Li⁺在SEI中的扩散，从而诱发了Li⁺转移驱动的树枝状沉积。

浙江大学范修林、范利武等建立了一个机械模型，以解读SEI是如何影响高氟电解液中的Li沉积。

图1. LMB中的锂沉积模型

所提出的理论描述了容量损失和电流密度之间的线性关系，以确定斜率k（由SEI成分的Li⁺流动性决定）作为描述整个SEI的Li⁺通量均匀性的指标，而截距决定了电解液可以达到的最大CE。所提议的模型激发了双卤化物（F和Cl）电解液的设计，它们会在锂金属负极（LMA）上原位产生双卤化物（LiF_1-xCl_x）SEI。

图2. 不同电解液中锂沉积行为的建模

结果，与LiF相相比，Cl掺杂使LiF_1-xCl_x相具有快速的Li⁺电导率，并在不影响机械稳定性的情况下降低了6倍的能量屏障。其有效性体现在锂-铜电池的CE（>99.5%）和全电池循环寿命的延长（>200次）。特别是，使用双卤化物电解液的无负极Cu | |LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂软包电池在实际水平上实现了>125次循环。因此，所提出的方案能够从根本上理解和评估锂的沉积，并为实现高能量的LMB开辟了一个可行的工程方法。

图3. LMB的性能和表征

Tackling realistic Li⁺ flux for high-energy lithium metal batteries. Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33151-w