崔屹JACS：电位法测量溶剂化能及其与锂电池循环性能的关系

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崔屹JACS：电位法测量溶剂化能及其与锂电池循环性能的关系
电解液在锂离子电池中起着至关重要的作用，因为它几乎影响着电池性能的方方面面。然而，人们对电解液的认识，尤其是对Li+的溶剂化作用的认识还远远滞后于它的意义。斯坦福大学崔屹等人介绍了一种电位技术来探测电池电解液中锂离子的相对溶剂化能。
崔屹JACS：电位法测量溶剂化能及其与锂电池循环性能的关系
通过测量具有对称电极和不对称电解液的电池中的开路电压，作者定量地描述了浓度、阴离子和溶剂对不同电解液溶剂化能的影响。利用这一技术，作者建立了电池电位（Ecell）与锂金属负极用高性能电解液循环性能之间的关系，结果发现具有更多负电池电位和正溶剂化能的溶剂（那些与Li+结合较弱的溶剂）能提高循环稳定性。低温电子显微镜显示，较弱的溶剂化导致阴离子衍生的固体电解质界面，因此可以稳定循环。
使用电位测量来表征电解液，作者建立了一种相关性，可以指导锂金属负极有效电解液的工程设计。
崔屹JACS：电位法测量溶剂化能及其与锂电池循环性能的关系
图1 电池装置及机理
崔屹JACS：电位法测量溶剂化能及其与锂电池循环性能的关系
图2 高性能金属锂负极电解液的溶剂化能和CE
Potentiometric Measurement to Probe Solvation Energy and Its Correlation to Lithium Battery Cyclability. Journal of the American Chemical Society 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c03868

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