张嘉恒/慈立杰/李德平AEM：巧溶硝酸锂，实现锂金属电池600次稳定循环！

硝酸锂被广泛用作电解液的添加剂，以调节固体电解质界面相（SEI）。然而，硝酸锂在锂金属电池（LMB）中的应用因其在传统碳酸酯基电解液中的溶解度极低而受到限制。

哈尔滨工业大学（深圳）张嘉恒、慈立杰、李德平等首次提出了一种具有高含量LiNO₃（高达4wt%）的深共晶溶剂（DES）电解液，它对锂金属负极和各种正极的表面成进行了很好的改性，随后的全电池表现出显著增强的电池性能。

图1. 电解液设计及表征

具体而言，这项工作以双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）为锂盐、N-甲基乙酰胺（NMAC）为溶剂、LiNO₃为添加剂制备了一种不燃的LMB电解液。

理论计算和实验显示，NMAC和LiNO₃之间的强相互作用可以有效地提高LiNO₃的溶解度（高达4wt%），从而实现稳定的富含阴离子的溶剂化结构。DES与LiNO₃协同作用，产生LiF、Li_xN和LiN_xO_y富集的SEI层，从而提高了锂沉积的均匀性。DES的不可燃性也使得安全问题很容易解决。此外，精心设计的DES电解液与高容量的富镍NCM622、NCM811和NCA正极材料非常匹配，提供了良好的长循环性能和倍率能力。

图2. SEI和CEI分析

因此，以商业化的NCM622、NCM811和NCA为正极，基于DES-2（含2wt%的LiNO₃）的全电池表现出长时间的循环性能。特别是，NCM622||DES-2||Li全电池在0.5C的条件下循环600次后，实现了84%的高容量保持率，远远超过基于传统碳酸酯电解液的全电池（仅56%）。

因此，这项研究为在LMB中利用LiNO₃提供了一个新的策略，此外，它还可能应用于其他碱金属电池和无负极电池。

图3. 全电池性能

Highly Stable Lithium Metal Batteries by Regulating the Lithium Nitrate Chemistry with a Modified Eutectic Electrolyte. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202493

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