【锂金属】Angew：不可燃酯电解质稳定锂金属电池

目前，在传统的不可燃电解质中，人们通常需要在不可燃性和电池性能之间进行权衡。以往的研究主要集中在减少游离溶剂和形成阴离子衍生的固体-电解质界面。然而，溶剂化阴离子在提高电解质稳定性方面的贡献却被忽视了。

近日， 阿德莱德大学郭再萍教授，阿贡国家实验室陆俊教授，清华大学深圳国际研究生院李宝华教授 将LiNO ₃ /TMP溶液添加到碳酸盐电解质中，选择了DN为22.2 kcal mol ^-1 的硝酸根阴离子（NO ₃ ^- ）和磷酸三甲酯（TMP）（DN = 23.0 kcal mol ^-1 ）作为电解质成分。

文章要点

1 ） 研究发现，TMP的存在削弱了Li ⁺ 和NO ₃ ^- 之间的静电引力，但不足以“释放”NO ₃ ^- 。因此，TMP、Li ⁺ 和NO ₃ ^- 之间的相互作用达到平衡，NO ₃ ^- 被引入到溶剂化结构中。在这种设计的电解质中，由于NO ₃ ^- 的参与，溶剂化结构中配位碳酸盐和TMP分子的亲电性降低，抑制了溶剂在Li上的分解。

2 ） 此外，这种电解质不易燃，自熄时间为零。它还具有低粘度（4.04 mPa s ^-1 ）和高离子电导率（5.42 mS cm ^-1 ）。

3 ） 实验结果显示，基于该电解质的Li-Cu电池中的镀锂/剥离的可逆性提高到99.49%，是迄今为止报道的不易燃电解质的最高值之一。在磷酸铁锂（LFP）和锂镍锰钴氧化物正极（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，NCM811）的质量载荷分别为14.3 mg cm ⁻² 和16.7 mg cm ⁻² ，n/p比<5的苛刻条件下，使用该电解质的锂离子电池寿命仍显著延长。

研究结果将对安全和高性能LMB的设计产生立竿见影的效果。

参考文献

Zhijie Wang, et al, Non-Flammable Ester Electrolyte with Boosted Stability Against Li for High-Performance Li metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202206682

https://doi.org/10.1002/anie.202206682