港科大赵天寿院士团队Nano Energy：一种轻质、低成本局部高浓度电解液

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港科大赵天寿院士团队Nano Energy：一种轻质、低成本局部高浓度电解液
近年来，新兴的局部高浓度电解液（LHCEs）具有少盐用量、低粘度和良好的电极润湿性等特点，引起了广泛的研究兴趣。然而，到目前为止，开发既具有优异的负极兼容性和高电压稳定性，又具有低密度和低成本以构建高比能量电池的LHCE仍然具有挑战性。
香港科技大学赵天寿院士、Yiju Li等通过引入一种低成本（~0.385 $ g-1）、低密度（1.19 g cm-3）的新型三氟化苯(BTF)稀释剂，展示了一种高性能醚基LHCE（BTF-LHCE）。
港科大赵天寿院士团队Nano Energy：一种轻质、低成本局部高浓度电解液
图1 BTF-LHCE的表征
所得BTF-LHCE是由锂盐LiFSI、二甲氧基乙烷(DME)溶剂和BTF稀释剂组成（5 M LiFSI in DME/BTF (v/v=1:2)）。BTF-LHCE具有良好的润湿性、高锂离子迁移数和高离子电导率，可以在Si和Li负极表面原位形成具有丰富LiF和Li3N无机成分的薄而坚固SEI层。对于Si负极，在200次循环中可以实现87.2%的高首效和99.83%的超高平均CE，组装的Si||NCM622全电池显示出稳定的循环性能，在0.6 C下循环100次后容量衰减率低至7%，电池比能量达到257.4 Wh kg-1。
港科大赵天寿院士团队Nano Energy：一种轻质、低成本局部高浓度电解液
图2 对于Si负极的电化学性能
对于锂金属负极，可以获得超过400次循环的99.45%超高平均CE（在200-400次循环数期间为99.8%），这是迄今为止报道的最佳值之一。得益于BTF-LHCE优异的锂负极兼容性和抗氧化性，组装的Li||NCM622全电池可以在4.6 V的高截止电压下循环，即使在极低N/P比(0.9)和超高质量负载NCM622正极(26.5 mg cm-2)的情况下也能稳定运行超过60次循环。
更令人印象深刻的是，基于BTF-LHCE的Li||NCM622软包电池原型可以稳定循环并表现出349.4 Wh kg-1的高电池级能量密度。这项研究为开发先进的醚基电解液以实现高压和高比能量电池技术的大规模应用提供了一种有前景的策略。
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图3 对于锂负极的电化学性能
A Lightweight Localized High-Concentration Ether electrolyte for High-Voltage Li-Ion and Li-Metal Batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107102

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