传统碳酸盐基电解质对锂金属具有高腐蚀性,会导致大量枝晶生长和有限的循环寿命。尤其对于具有高正极负载的锂金属电池,阻碍它们在锂金属电池(LMBs)中的应用。清华大学化工系刘凯副教授团队设计合成了一种不对称功能性锂盐(LiFEA),用于实际LMB的快速充电/放电。
经过研究人员的系统探究,发现LiFEA基电解液本体的快速传输Li+性质与SEI自清洁机制是其表现出优异的快速充放电性能的重要原因,这种自清洁机制有利于生成致密且均匀的富含无机物的SEI。飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)是锂离子电池SEI膜组分的重要表征手段,能谱分析平台通过TOF-SIMS对原位EC-QCM浸泡后的SEI膜进行分析发现,从表面到里面的C2H3O-与CO3-信号均有所降低,证实了LiFEA可以清除含有C-O的有机物,而保留SEI中富含无机物的成分。相关成果以“设计非对称醚状锂盐助力具有快速充放电性能的高能金属锂电池”(Designing an asymmetric ether-like lithium salt to enable fast-cycling high-energy lithium metal batteries)为题发表在国际学术期刊《Nature Energy》。
Fig. TOF-SIMS 3D images of C2H3O− and CO3− from soaked SEIs. Maximum intensity: blue colour (orange)and minimum intensity: white.