在鋰金屬電池（LMBs）中，由于嚴(yán)重的寄生反應(yīng)，鋰負極和傳統(tǒng)的六氟磷酸鋰（LiPF₆）碳酸酯電解液的兼容性很差。

圖1. KFPB鹽的合成及其對碳酸酯電解液中沉積鋰形態(tài)的影響

中科院青能所崔光磊、孫富、崔子立、許高潔等前所未有地合成了一種設(shè)計精巧的全氟硼酸鉀（KFPB）添加劑, 以解決上述問題。

一方面，KFPB添加劑可以調(diào)節(jié)碳酸酯電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)，促進Li⁺-FPB^–和K⁺-PF₆^–離子對的形成，其具有較低的未占分子軌道（LUMO）能級；另一方面，F(xiàn)PB^–陰離子對鋰負極具有很強的吸附能力。因此，陰離子可以在鋰負極表面優(yōu)先吸附和分解，從而形成導(dǎo)電和堅固的固體電解質(zhì)間相（SEI）層。

圖2. 半電池性能

因此，在碳酸酯電解液中只需加入微量的KFPB添加劑（0.03M），就可以完全抑制鋰的枝晶生長，并且Li||Cu和Li||Li半電池在循環(huán)中表現(xiàn)出優(yōu)異的鋰沉積/剝離穩(wěn)定性。

更令人鼓舞的是，KFPB輔助的碳酸酯電解液可以使高面積容量的LiCoO₂||Li、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）||Li和LiNi_0.8Co_0.05Al_0.15O₂（NCA）||Li LMBs具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，顯示出其良好的通用性。

總體而言，這項工作揭示了設(shè)計新型添加劑來調(diào)節(jié)碳酸酯電解液的溶化結(jié)構(gòu)對改善其與鋰負極的界面兼容性的重要性。

圖3. 全電池性能

A Novel Potassium Salt Regulated Solvation Chemistry Enabling Excellent Li Anode Protection in Carbonate Electrolytes. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202301312