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论论资讯 ｜ 2023-10-25 ｜
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Nano-Micro Letters
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Demystifying the Salt-Induced Li Loss: A Universal Procedure for the Electrolyte Design of Lithium-Metal Batteries
Zhu Zhenglu; Li Xiaohui; Qi Xiaoqun; Ji Jie; Ji Yongsheng; Jiang Ruining; Liang Chaofan; Yang Dan; Yang Ze; Qie Long; Huang Yunhui
Published：2023-10-24
DOI：10.1007/s40820-023-01205-3
研究背景
随着社会的发展，电动汽车和可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。而锂金属电池由于其高能量密度和轻质量等特点，成为电动汽车和储能系统的理想选择。然而，锂金属电池的商业化应用仍面临着一系列挑战，其中之一就是电解液中的盐类会导致锂的损失，从而影响电池的循环寿命和安全性。目前，有关电解液中盐类对锂损失的影响机制还不十分清楚。
研究内容
近日，一篇题为《Demystifying the Salt-Induced Li Loss: A Universal Procedure for the Electrolyte Design of Lithium-Metal Batteries》的论文在Nano-micro letters上发表。该论文通过使用不同盐类的电解液（如六氟磷酸锂（LiPF6）、二氟（草酸）硼酸锂（LiDFOB）和双（氟磺酰）胺锂（LiFSI））为例，研究了盐类对锂损失的影响机制。研究发现，电解液中SEI Li+和“死”锂的积累可能是导致锂在盐类为LiPF6的电解液中不可逆损失的原因。而对于盐类为LiDFOB和LiFSI的电解液，积累的“死”锂占主导地位。此外，研究人员还发现，硝酸锂和氟乙烯碳酸酯添加剂可以分别作为“死”锂和SEI Li+的抑制剂。基于上述发现，研究人员提出了一种通用的锂金属电池电解液设计策略：（i）解耦并找到不可逆锂损失的主要原因；（ii）添加相应的电解液添加剂。通过这种针对锂损失的策略，在1,2-二甲氧基乙烷、三乙酸磷和四氢呋喃溶剂的电解液中，锂的可逆性得到了显著提高。这种策略可能拓宽了电解液设计的范围，有助于实现锂金属电池的商业化应用。
研究意义
该研究通过解耦电解液中不同盐类对锂损失的影响机制，提出了一种通用的电解液设计策略，为锂金属电池的商业化应用提供了新思路。这种策略不仅可以显著提高锂金属电池的循环寿命和安全性，还有望拓宽电解液设计的范围，促进锂金属电池的工业化应用。
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