崔光磊/张增奇/刘涛EnSM：削弱溶剂极性实现无穿梭效应和宽温锂电池

锂-有机电池具有无过渡金属正极、资源可持续性和低成本的特点，显示出成为严重依赖稀缺自然资源的锂离子电池替代品的巨大潜力。

然而，锂-有机电池受到穿梭效应和不稳定的锂金属负极的困扰，特别是在极端的运行条件下。高浓度或局部高浓度的电解液可以缓解这些问题，但代价是高成本和环境问题。

图1. 不同电解液中的锂-有机电池的电化学行为

中科院青能所崔光磊、张增奇、刘涛等提出了一种标准浓度的电解液，通过削弱溶剂的极性，显示出与有机活性材料（无穿梭效应）和锂金属负极（库伦效率∼99.52%）的良好兼容性。

基于理论和实验研究，作者证明了正庚烷对锂金属具有热力学稳定性，从而大大减少了电解液和锂金属之间的副反应，这使锂的库伦效率达到99.52%。此外，由于正庚烷的离子解离度超低，它可以有效地抑制苝-3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）在电解液中的溶解，此外它还可以削弱溶剂和Li⁺之间的亲和力。

图2. 不同电解液和锂金属之间的兼容性评估

结果，PTCDA|Li电池在200次循环后保持了98.2%的容量，平均库仑效率为99.97%，并且在-40至+60℃的环境中显示出高循环稳定性。

此外，采用所设计的电解液替代传统电解液后，PTCDA|Li软包电池的能量密度在相同条件下增加了13.9%。另外，这种电解液可以扩展到其他（Li-S、Li-FeS）电池中，以解决穿梭效应和不稳定锂负极的困境。

图3. PTCDA|Li电池的宽温性能

Weakening solvent polarity enables shuttle-effect-free and temperature-independent lithium-organic batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102816

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