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LHCEs應(yīng)用最新成果丨成會(huì)明院士JACS

來(lái)源：時(shí)間：2023-11-06 09:58:05 瀏覽：1286次

第一作者：Zhihong Piao、Xinru Wu

通訊作者：成會(huì)明院士、周光敏副教授

通訊單位：中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院

DOI:10.1021/jacs.3c08733

研究背景

鋰金屬電池（LMBs）與高壓富鎳正極相結(jié)合，有希望滿足日益增長(zhǎng)的電池行業(yè)對(duì)高能量密度的需求。然而，侵略性電極化學(xué)對(duì)所使用的電解質(zhì)施加了極限條件。在各種優(yōu)化電解質(zhì)中，局域高濃度電解質(zhì)（LHCEs）對(duì)鋰金屬負(fù)極具有良好的可逆性。由于它們由熱化學(xué)和電化學(xué)不穩(wěn)定的溶劑組成，它們?cè)诟邷睾透呓財(cái)嚯妷合碌姆€(wěn)定性較差。基于此，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院成會(huì)明院士、清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院周光敏副教授等人開(kāi)發(fā)了一種半分離的單溶劑電解質(zhì)，將溶劑化和非溶劑化片段集成到一個(gè)分子中，構(gòu)建一個(gè)典型的LHCEs溶劑化結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的電解質(zhì)對(duì)兩種電極都表現(xiàn)出特殊的穩(wěn)定性，抑制了Li枝晶的生長(zhǎng)、相變、微裂化和過(guò)渡金屬的溶解。

文章要點(diǎn)

1、作者開(kāi)發(fā)了一種使用雙功能溶劑來(lái)生產(chǎn)半分離的單溶劑電解質(zhì)，用于在極端條件下工作的LMBs。在LHCEs中繼承了陰離子主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)，作者設(shè)計(jì)的電解質(zhì)通過(guò)形成無(wú)機(jī)間相來(lái)穩(wěn)定兩種電極，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的碳酸鹽電解質(zhì)。

2、與C-LHCE相比，所制備的電解質(zhì)具有更高的氧化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。使用這種新型電解質(zhì)的Li||NCM811電池在-20 °C-60 °C的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，在4.7 V下運(yùn)行100次循環(huán)后可保持95.6%，在180次循環(huán)后可保持約82.8%的高保留容量。本工作為擴(kuò)展LHCEs的應(yīng)用提出了一種新的策略，為未來(lái)的電解質(zhì)工程和安全的高壓LMBs提供了新的道路。

圖文展示

圖1. QSE及其溶劑化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖2. LMA上的間相和Li電鍍/剝離可逆性

圖3.Li||NCM811全電池的性能

圖4. NCM811的微觀結(jié)構(gòu)演化和CEI性質(zhì)

圖5.比較QSE與C-LHCE

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