郭孝东/吴振国Adv. Sci.：超低浓度电解液实现高稳定锂金属电池！

电极的界面结构与锂金属电池（LMBs）的电化学性能密切相关。特别是，高质量的固体电极界面（SEI）和均匀致密的锂沉积/剥离过程对实现稳定的LMBs至关重要。

四川大学郭孝东、吴振国等通过降低电解液浓度而不改变溶剂化结构，实现了富含LiF的SEI和均匀致密的沉积/剥离过程，从而避免了高浓度电解液的高成本和低润湿性。

图1. 电解液设计

在这项研究中，作者设计了一个新的醚类电解液体系。其中，廉价、易得、低粘度的四氢呋喃（THF）被用作溶剂，而具有高离子传导性的双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）被用作锂盐。

另外，考虑到成本和粘度，采用氟代醚（TTE）将D5（THF: LiFSI =14:5，摩尔比）稀释到H1（THF: LiFSI :TTE=14:5:14）。结果表明，接触离子对和聚集离子对只是被稀释剂TTE分离成岛状聚集物，而锂离子在电解液中的溶剂化结构没有改变。因此，所得超低浓度电解液在保持Li⁺溶剂化结构不变的情况下，可以抑制Li⁺的不均匀扩散通量，从而实现更均匀的锂沉积和剥离过程，同时保持富含LiF的SEI。

图2. 半电池性能

结果，与H1匹配的Li/Cu半电池在1000次循环中都很稳定，在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2的条件下，CE可以保持在≈99%，显示出优异的电化学稳定性。在该电解液体系中，锂金属与LiFePO4匹配的扣式电池在正极负载高达1.79 mAh cm^-2的情况下，表现出优异的循环性能，在100次循环中没有容量衰减。

对于超低浓度的电解液H2（THF: LiFSI :TTE=14:5:28），Li/LiFePO₄软包电池，在0.5和1C时的容量保持值分别为98.6%和91.4%。因此，这项研究为具有超低浓度和高浓度效应的低成本电解液的商业应用提供了一个新的视角。

图3. 全电池性能

Ultra-Low Concentration Electrolyte Enabling LiF-Rich SEI and Dense Plating/Stripping Processes for Lithium Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202203216