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上交/清華/浙工大/中科大聯發AM: 電解液中的氟化鋰用于穩定和安全的鋰金屬電池

鋰金屬負極的主要材料挑戰包括巨大的體積變化、枝晶生長和電池循環過程中不穩定的SEI層，阻礙了鋰金屬電池的實際應用。通過氟化添加劑進行電解液工程有望提高鋰金屬電池的循環穩定性和安全性，但是受到成本高、環境相容性低和長期儲存不穩定性的限制。

在此，中國科學技術大學姚宏斌教授、浙江工業大學陶新永教授、清華大學張躍鋼教授和上海交通大學梁正副教授等人報道了一種采用多孔LiF策略的電解液，以提高鋰金屬電池在實際條件下的循環穩定性。

這種新型電解液顯示出誘人的特性，可以誘導高度氟化的SEI層的形成：

i) 分級多孔LiF納米盒在電解液中具有高分散性，不會在電解液中沉淀；

ii) LiF納米盒的高孔隙率使Li⁺均勻分布；

iii) 高活性LiF納米盒可以釋放氟化物和Li⁺，以加強氟化SEI層的形成。

圖1. 合成的分層多孔LiF納米盒的表征

作者通過使用10.5 wt%的多孔LiF納米盒基電解液在現實條件下實現了鋰金屬電池的良好循環。大容量 (3.45 Ah) Li || NCM811軟包電池具有高能量密度（380 Wh kg^-1），且在86次循環后可保持93%的容量。這項工作為穩定高能量密度鋰金屬電池提供了一種很有前景的電解液工程策略。

圖2. Li || NCM811軟包電池的電化學性能

Lithium Fluoride in Electrolyte for Stable and Safe Lithium-Metal Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102134

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