目前,电极的使用仍存在有问题,其会造成不可逆转的容量损失和安全隐患。局域化高浓度电解液(LHCE)可以形成机械稳定的固体电解质界面,防止锂金属的不均匀生长。然而,目前LHCE的最佳物理化学性质尚未明确确定,这限制了人们对氟化非溶剂化共溶剂(FNSCs)的选择。此外,LHCE中的FNSCs会引起环境问题,成本高昂,而且由于其最低未占据分子轨道水平较低,可能导致正极稳定性较低,导致循环寿命比较差。
近日,首尔大学Jongwoo Lim,布鲁塞尔自由大学Annick Hubin根据一些候选化合物在350次循环(99.0%,乙氧基苯)、500次循环(98.5%,苯甲醚(AN))和1400次循环(99.0%,呋喃)后的优异循环性能,提出了理想NFNSCs的设计规则。利用光谱测量了非氟化非溶剂化助溶剂(NFNSCs)的Li+溶剂化能力和混溶性,并确定了非溶剂化助溶剂的合适物理化学性质。
文章要点
1)利用设计原理,提出了在1400个循环中提供高达99.0%库仑效率的NFNSCs。核磁共振谱(NMR)表明,所设计的NFNSCs在延长循环时间内在电解液中高度稳定。此外,拉曼光谱的溶剂化结构分析和Li+结合能的理论计算表明,这些NFNSCs较低的溶剂化Li+是芳环允许氧原子上的电子对离域所致。
参考文献
Moon, J., Kim, D.O., Bekaert, L. et al. Non-fluorinated non-solvating cosolvent enabling superior performance of lithium metal negative electrode battery. Nat Commun 13, 4538 (2022).
DOI:10.1038/s41467-022-32192-5
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32192-5