上交孙浩AEM：巧用硝酸锂使含水电解液“起死回生”！

水是当前电池行业的不速之客，几乎所有电池生产工序都严格禁止使用水。特别是，由于要求电解液中的水含量极低（低于 20 ppm），因此必须使用不含水的原材料和超干燥条件，这导致材料成本、能耗和生产复杂性大大增加。

图1. 锂金属电池中严格的含水量控制和水危害示意图

上海交通大学孙浩等研究表明，硝酸锂（LiNO₃）可以有效地恢复锂金属全电池的含水电解液。具有双重功能的NO₃-阴离子不仅能与水分子产生强烈的相互作用，从而抑制六氟磷酸根阴离子的水解，而且还能形成坚固的固体电解质界面相（SEI），从而提高锂金属沉积和剥离过程的电化学可逆性。

图2. 采用不同电解液的锂金属电池性能

实验显示，首个实用的Li/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂全电池在采用含水电解液和负极/正极容量（N/P）比为3.8的条件下，可提供511 Wh kg^-1的高能量密度和令人印象深刻的240次循环稳定性。值得注意的是，LiNO₃的引入可以耐受潮湿的电解液制备原料，并能在储存5天后使潮湿的电解液恢复活力，这为克服当前电池行业中的水危害提供了一种新的范例。

图3. 不同电解液中SEI的分析和锂沉积形态

Dual-Functional Lithium Nitrate Mediator Eliminating Water Hazard for Practical Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202303048

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