研究前沿：分子对称性设计电解质-锂电 | Nature Energy

今日新材料 · 公众号 · · 2025-03-07 00:05

正文

开发具有快速可充电性的高安全锂金属电池Li-metal batteries (LMBs) ，将有助于广泛采用电化学储能设备。锂金属电池LMBs实现，需要将不可燃性与高电化学稳定性相结合的电解质。尽管目前的电解质技术，已经增强了锂金属电池LMB的循环能力，但同时解决高倍率性能和安全性的合理电解质制造，仍然是巨大的挑战之一。

今日，韩国科学技术院（Korea Advanced Institute of Science and Technology）Jinha Jang, Jiheong Kang等，美国加利福尼亚大学（University of California）Chongzhen Wang，Yuzhang Li等，在Nature Energy上发文，报道了一种电解质设计概念，以实现实用，安全和快速循环的锂金属电池LMB。

通过将对称的有机盐引入到各种电解质溶剂中，创建了微型阴离子-Li+溶剂化结构。这些结构表现出了较高的离子电导率、较低的去溶剂化势垒和界面稳定性。

这种电解质设计，实现了具有高稳定性 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 c电池（两次过量Li）:400次循环）和高功率密度（袋装电池:639.5Wkg-1）实用锂电LMB的稳定、快速循环。在锂金属袋电池针刺测试过程中，还显示了高安全性。这种电解质设计，为安全、快速循环锂电LMB，提供了一种可行的方法。

Miniature Li + solvation by symmetric molecular design for practical and safe Li-metal batteries.

用于实用和安全锂金属电池，对称分子设计的微型Li+溶剂化。

图1:基于离子材料的电解质中，Li+溶剂化和电解质界面SEI演变。

图2:基于离子材料，电解质的溶剂化结构。

图3:电解质界面SEI组成和结构表征。

图4:基于离子材料电解质的电化学分析。

图5:全电池性能和滥用测试。

文献链接

Jang, J., Wang, C., Kang, G . et al. Miniature Li+ solvation by symmetric molecular design for practical and safe Li-metal batteries. Nat Energy (2025).