李宝华/王贤树AM：定制三齿配位溶剂化鞘，实现高稳定锂金属电池

通过溶剂分子设计来优化电解液已被认为是稳定锂金属电池的一种有效方法。然而，Li⁺与溶剂分子的配位模式很少被考虑。

图1 电解液设计

清华大学深圳国际研究生李宝华、昆明理工大学王贤树等首次提出了一种新的非单齿策略，即双/三齿配位，通过使用非氟化溶剂（双（2-甲氧基乙氧基）甲烷，简称”BME”）来调整溶剂化结构。

研究显示，BME为Li⁺提供的多氧配位产生了与传统的1,2-二甲氧基乙烷（DME）大不相同的溶剂化特征。

通过在BME中溶解双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，在稀释浓度(1.0M)下实现了单盐、单溶剂配方，即LiFSI-BME电解液。它可以促进阴离子聚集的溶剂壳的形成，从而有助于形成富含无机物的SEI，进而增强离子传输动力学，并实现可逆的锂沉积/剥离，以及在广泛的温度范围内的无枝晶形态。

图2 半电池性能

因此，所开发的电解液在具有50微米薄的锂箔的对称电池中表现出1400小时的超稳定循环。当与高负载的LiFePO₄搭配时，全电池在500次循环后保持了92%的容量，并在-10℃至60℃的宽温度范围内提供了更好的电化学性能。

此外，这一概念在软包电池（570毫安时）中得到了验证，其在100次循环后实现了99.5%的容量保持。这一关于电解液工程的全新见解为实用高性能金属锂电池提供了指导。

图3 全电池性能

Unique Tridentate Coordination Tailored Solvation Sheath Towards Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303347