近日，泛亚体育(集团)官方网站氢能与电化学材料团队联合华中科技大学团队在高压电解液领域开展开创性研究，取得系列重要进展。
高压锂金属电池在能量密度上具有显著优势，但其循环寿命有限，需要开发合适的高压电解液。目前常用的锂离子电池电解液多为碳酸酯类，此类电解液对金属锂的稳定性较差，无法直接用于锂金属电池。而醚类电解液对锂负极具有较高的稳定性，但其氧化稳定性通常低于4.0 V，无法匹配LiCoO2、NCM811等高压正极材料。因此，提高醚类电解液的电压窗口是实现高压锂金属电池的关键。
团队提出了一种阴离子调控的弱溶剂化电解液，通过改变锂盐而非溶剂，提高了醚类电解液的高压稳定性。团队研究了盐的离解度、电解液溶剂化结构和锂金属电池性能之间的关系，发现离解度最低的LiBF4可以形成富含阴离子的溶剂化鞘，从而产生阴离子衍生的界面，可以实现高压Li-LiCoO2全电池的稳定循环。相关成果发表在能源领域顶级期刊《Energy & Environmental Materials》(中科院一区TOP期刊，IF为15.000)。泛亚体育(集团)官方网站为论文第一单位，材料科学与工程学院姜智鹏博士为第一作者，李永涛教授和华中科技大学谢佳教授为共同通讯作者。
（阴离子调控的弱溶剂化电解液）
（弱溶剂化电解液的电化学性能及原位XRD测试）
研究表明当以LiDFOB作为主盐时，醚类电解液可以突破传统的电压限制，将氧化稳定性从4.0 V提升至4.5 V。这是由于LiDFOB可以改变醚类电解液的分解路径，在溶剂分解前优先形成稳定的界面保护层。基于LiDFOB的醚类电解液能够使Li-LiCoO2电池(截止电压为4.5 V)在2C条件下稳定循环1000次，容量保持率为86%。相关成果发表在纳米领域顶级期刊《Nano Letters》(中科院一区TOP期刊，IF为10.800)。泛亚体育(集团)官方网站为论文第一单位，姜智鹏博士为第一作者，李永涛教授和华中科技大学谢佳教授为共同通讯作者。
（LiDFOB突破(不同醚类电解液的高压性能对比)
（醚类电解液的电压限制）
在上述工作的基础上，团队进一步优化了LiDFOB基醚类电解液的成分，引入LiNO3和VC作为协同添加剂，开发出一种能够同时实现高电压稳定性和高电导率的低成本改性策略。研究表明，LiNO3和VC可以进入电解液的内溶剂化鞘层中，并在电极处优先分解，生成稳定的有机-无机复合保护层，有效抑制界面处的副反应，减少锂盐的消耗。该电解液不仅具有高的离子电导率(在20 ℃时为11.52 mS cm−1)，而且能使Li-NCM811全电池在实用化条件下能够稳定循环超过300圈，即使在低温条件下(-20 ℃)也具有优异的放电容量和循环稳定性。相关成果发表在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》(中科院一区TOP期刊，IF为19.000)。泛亚体育(集团)官方网站为论文唯一单位，姜智鹏博士为第一作者，李永涛教授为通讯作者。
（引入协同添加剂的电解液溶剂化结构和相应的界面）
（本研究电解液在常温及低温下的电化学性能）
上述研究工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及安徽省高校自然科学研究项目的资助支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/eem2.12440
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02013
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306868
（撰稿：汪盛颜 审核：李永涛 柳东明 张苒 王菁）
