研究背景
随着电动汽车、3C电子产品等新能源市场的快速发展，以石墨 (372 mAh g−1) 为插层负极的传统锂离子电池已经接近理论能量密度极限，很难满足社会进步的需求。由锂金属和高压阴极组成的锂金属电池可以提高电池的能量密度。然而，由于锂离子富溶剂的溶剂化结构导致锂离子溶剂化团簇的LUMO较低，使得传统的碳酸酯基电解质与锂金属的反应性很强，导致锂枝晶的生长和死锂的形成。并且，在阴极形成的不稳定的富有机的CEI，导致电解液的氧化分解以及过渡金属元素的溶解。另外，锂离子与溶剂之间强的相互作用导致锂离子的去溶剂化能较高，限制了电池的充放电性能。因此，作者在本工作中开发了一种阴离子参与溶剂化结构的快速去溶剂化及抗还原电解液 (TDFDT)。相比于传统的碳酸酯电解质，TDFDT电解质与锂金属负极相容性明显增强，以及更低的去溶剂化能。当锂金属与NCM622正极匹配组成锂金属电池时，循环性能和倍率性能明显增强。这项工作为高压锂金属电池电解液的设计提供了有效的策略。
工作介绍
近日，Energy Lab期刊在线发表了中南大学陈根副教授团队关于快速去溶剂化以及抗还原电解质实现高性能锂金属电池最新研究论文。作者设计了一种阴离子参与锂离子溶剂化结构的电解液，这种电解液具有以下优点：(1) 阴离子参与锂离子的溶剂化结构提高了锂离子溶剂化团簇的LUMO值，降低了电解液与锂金属之间的反应活性;(2) 锂离子与溶剂分子和阴离子之间的相互作用减弱降低了锂离子的去溶剂化能，从而实现电池的快速充放电;(3) 阴离子参与锂离子的溶剂化结构可以在阴极形成薄的和富含无机物的CEI，抑制了电解液的氧化分解和过渡金属元素的溶出。该文章题为：Rapid desolvation and anti-reduction electrolyte enables high-performance lithium metal batteries.
内容表述
图1对电解液的溶剂化结构进行了探索，TDFDT中阴离子会参与锂离子的溶剂化结构，而BE中PF6−几乎不参与溶剂化结构，其中阴离子参与溶剂化结构导致溶剂化团簇的LUMO值升高，增强了电解质的还原稳定性。另外，7Li的去屏蔽效应表明锂离子周围的电荷密度降低，表明锂离子与溶剂和阴离子的相互作用减弱，这会降
声明：
“陈根教授Energy Lab：快速去溶剂化以及抗还原电解质实现高性能锂金属电池” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中南大学
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2025年05月09日 ~ 11日 
