​武大Angew：给电子调制的LiNO3基电解质用于可持续非水系锂电池

LiPF₆作为电解质的主要锂盐，因其在有机溶剂中的高溶解度、良好的电化学稳定性和高离子电导率等性能而广泛应用于商业可充电锂离子电池。然而，它具有一些不良特性，例如高湿度敏感性、热不稳定性和高成本等限制了其实际应用。

在此，武汉大学曹余良团队提出了一种电子供体调节（EDM）规则，用于开发低成本、可持续和电化学兼容的LiNO₃基电解质。作者采用给电子能力强的高供体数溶剂（HDNSs）来溶解LiNO₃，而使用给电子能力弱的低供体数溶剂（LDNSs）来调节溶剂化结构，从而稳定电解质。

该工作设计了LiNO₃-DMSO@PC 电解质，其中 DMSO 作为HDNS，PC作为LDNS。该电解质与石墨负极以及 LiFePO₄ 和 LiCoO₂ 正极具有优异的电化学兼容性，可稳定循环超过 200 次。此外，通过光谱分析和理论计算，揭示了这些电解质稳定的潜在机制。

图1. LiNO₃ 在不同溶剂中的溶解行为

总之，该工作首次提出了电子供体调节（EDM）规则，以阐明非水系 LiNO₃基电解质的形成机制和稳定性原理。在该规则中，强给电子能力的 HDNS 溶解LiNO₃，而弱给电子能力的 LDNS 调节 AI-ISC 结构，使更多的NO₃^–阴离子进入 Li⁺的溶剂化壳层，从而稳定电解质。所制备的 LiNO₃-DMSO@PC 电解质使石墨和锂金属负极具有显著的长循环性能，并且与商用 LiFePO₄和 LiCoO₂正极具有良好的相容性。

此外，PC的添加通过将Li⁺的AI-ISC结构 从AGGs 转变为CIPs 并提高LUMO 能级，从而改善溶剂的还原耐受性。因此，EDM 规则可用于将 LiNO₃-HDNS@LDNS 电解质扩展到其他溶剂，为设计低成本、先进的多功能应用电解质提供了新视角。

图2. 电池性能

LiNO3-Based Electrolytes via Electron-Donation Modulation for Sustainable Nonaqueous Lithium Rechargeable Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202316966