在这项工作中，作者在LiFSI/DME电解液体系中引入了一种不对称双亲性醚，即正丁基甲基醚（MNBE）作为共溶剂，它一端含有亲锂氧段，另一端含有烷基链。MNBE可通过立体拥挤效应有效促进Li⁺ 和FSI^- 的配位，并促使更多的FSI^-在锂金属表面分解，从而形成富含LiF的SEI。此外，MNBE位于溶剂化壳外层的惰性烷基链还能钝化电极电解液界面，从而减轻电解液分解和对锂金属的腐蚀。更重要的是，1.5 M LiFSI/DME-MNBE电解液的离子电导率高达12.55 mS/cm。使用该电解液组装了一个容量为7.3 Ah的锂金属软包电池，拥有503.7 Wh/kg的超高能量密度和良好的循环稳定性，100 次循环后容量保持率高达84.1%。本文以“Non-fluorinated electrolytes with micelle-like solvation for ultra-high energy density lithium metal batteries”为题在国际顶刊Chem上，第一作者为Rui Qiao和Yan Zhao，通讯作者为西安交通大学宋江选教授。

图1.类胶束溶剂化电解液的选择。

图2.溶剂化结构模拟分析。

图3.三种电解液的电化学性能和循环稳定性。

在这项工作中，作者提出了一类具有类胶束溶剂化结构的新型无氟电解质，以实现锂金属电池的实用化。一系列实验分析和理论计算证实，具有两亲结构的 MNBE 能有效促进 Li⁺-FSI^- 配位并钝化电极电解液界面，形成超薄且富含无机物的 SEI。得益于这些特点，采用 1.5 M LiFSI/DME-MNBE 的高容量 Li||NMC811 软包电池在 503.7 Wh/kg 的超高能量密度下实现了 100 次的充放电循环。证明了无氟低成本电解液可以通过合理的溶剂化调控，在形成富含阴离子溶剂化结构的同时保持高离子电导率。类胶束电解液提供了一种可扩展的电解液设计策略，并为先进电池电解液的开发提供了指导。

▍文献链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.09.005

文章来源：高低温特种电池

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