为了最大限度地提高电化学性能，探索了几种电解质，包括氟化电解质，添加剂辅助电解质，液化气体电解质，高浓度电解质（HCE）和局部高浓度电解质（LHCE）。它们基本上都遵循类似的性能增强机制，即在锂金属阳极上形成理想富无机成分的SEI层，有效地抑制了电解质和锂金属之间的寄生反应。在这些电解质中，HCE和LHCE具有最高的锂金属CE。在HCE中，大多数溶剂分子被排除在Li+溶剂壳之外，这有助于阴离子衍生的SEI，并更好地与锂金属兼容。通过向HCE添加氢氟醚（HFE）稀释剂制备的LHCE规避了HCE的内在缺陷（如高粘度和低离子导电性），同时仍然继承其优点（如低挥发性、宽电化学窗口、高离子转移数和在阳极上形成钝化SEI层的能力）。迄今为止，已实现了约99.5%的高CE。然而，为了进一步加快在实际设备中应用LMB，将CE提高到更高的水平不仅是必要的，而且是紧迫的。浙江大学范修林和以色列巴伊兰大学Malachi Noked等人在ACS Energy Letters上发表文章，Anion–Diluent Pairing for Stable High-Energy Li Metal Batteries。在这里，作者提出了两种高效的LHCE，由LiFSI、DME和三氟甲氧基苯（TFMB）或三氟甲苯（BZTF）的混合物组成，摩尔比为1/1.1/2.2（LiFSI/DME/稀释剂）。密度泛函理论（DFT）计算表明，TFMB和BZTF稀释剂的最低空置分子轨道（LUMO）能级介于1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（TTE）和1,2-二氟苯（DFB）之间，这有利于在溶解过程中与阴离子配对时温和和可控的分解。与其他局部HCE不同，氟化芳香稀释剂与阴离子配对促进了均匀而坚固的SEI的形成，这赋予了锂金属约99.8%的超高库仑效率。带有LiFSI/DME/TFMB电解质的Li（20微米）||NMC811（阴极负载，3.5 mAh cm-2）全电池的初始容量为210 mAh g-1，在260多个周期中容量保留>80%。能量密度约为340 Wh kg-1的Li||NMC811软包电池（阴极负载，3.5 mAh cm-2；容量1.8 Ah）在200个周期后也表现出80%的良好容量保留率。这项工作强调了阴离子和稀释剂对锂金属阳极的协同作用，并揭示了高能LMB商业化的电解质设计。
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图1. 电解液溶剂化结构和设计原则图2. 在不同电解质中的电化学性能图3. 在0.5 mA cm−2的电流密度下，在不同的电解液中循环50次，研究了锂阳极SEI的化学组成和形貌图4. Li||NMC811电池的电化学性能图5. 软包电池的电化学性能
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Anion–Diluent Pairing for Stable High-Energy Li Metal Batteries. ACS Energy Lett. 2022, 7, 1338–1347
