王海燕/唐有根/孙旦EnSM：不燃超低浓度醚基电解液助力先进锂金属电池！

高能量密度锂金属电池（LMBs）具有成为下一代储能器件的巨大前景。然而，它们的商业化进程由于低库仑效率（CE）和由非均匀锂沉积及可燃电解液引起的潜在安全危险而受到严重阻碍。

中南大学王海燕、唐有根、孙旦等提出了一种全新的超低浓度（0.3M）混合醚电解液（ULCE），以调节LMBs的电解液结构、可燃性和固体电解质间相（SEI）组成。

图1. 电解液表征

在这种ULCE中，1, 2-二甲氧基乙烷（DME）被用作模型活性溶剂，阻燃的1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）作为一种惰性溶剂。得益于DME的高溶剂化能力和巨大的阳极稳定性以及大量惰性HFE的存在（94%体积），ULCE促进了Li⁺和阴离子之间的相互作用以及FSI^–的分解，生成了稳定的阴离子衍生的富无机SEI。

图2. Li-Cu电池性能

基于这种电解液的设计，锂金属负极在2 mA cm^-2的电流密度和1 mAh cm^-2的循环容量下，在250次循环中表现出>99.3%的高平均锂沉积/剥离CE，波动率低至0.6%。此外，与传统的碳酸酯和醚类电解液相比，采用优化的ULCE的Li||Li₄Ti₅O₁₂（LTO）和Li||sulfur（S）全电池都显示出优异的电化学性能。

此外，其他基于不同活性醚的ULCE，包括二甘醇二甲醚（G2）、三甘醇二甲醚（G3）、四甘醇二甲醚（G4）和四氢呋喃（THF），也表现出对LMB的类似提升。因此，这项工作不仅扩大了可用电解液的浓度范围，并为调节电解液和SEI结构提供了新的指导方针，这也可以在其他高能量密度金属电池中得到利用。

图3. Li|| LTO全电池性能

Non-Flammable Ultralow Concentration Mixed Ether Electrolyte for Advanced Lithium Metal Batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.014

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王海燕/唐有根/孙旦EnSM：不燃超低浓度醚基电解液助力先进锂金属电池！

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