AEM: 一种绿色、阻燃的醚类溶剂，可用于标准盐浓度下的可持续高压锂离子电池

人们越来越鼓励锂离子电池（LIB）在保持最佳能量密度和成本效益的同时，提高其环保性和安全性。尽管有报道称使用了各种更环保、更安全的甘油溶剂作为电解质，但低充电电压（通常低于4.0 V vs Li/Li）限制了锂离子电池的能量密度。本文利用毒性较低、不挥发、不易燃的醚溶剂四甘氨酸来制造更安全、更环保的锂离子电池。实验证明，在标准盐浓度（1 m）下，醚电解质可逆循环至4.5 V vs Li/Li。LiNi++0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811)阴极以富硼阴极-电解质间相（CEI）锚定，并减轻了集流器的腐蚀，当充电至4.5 V时，其循环能力与商用碳酸盐电解质相比具有竞争力。同步辐射光谱和成像分析表明，四聚乙二醇电解质能充分抑制与高压电解质分解相关的过充电行为，这与之前报道的乙二胺电解质相比更具优势。这种新型电解质还能将过渡金属的溶解和沉积降至最低。NMC811||硬碳全电池在C/3下具有出色的循环稳定性，平均库仑效率高达99.77%。这项工作报告了一种具有抗氧化性的四甘油醚电解质，其4.5 V稳定性达到了创纪录的高水平，并通过设计富含硼的中间相，进一步启发了甘油醚溶剂在可持续LIB中的应用。

图文简介

a) 乙二胺分子的化学结构以及醚链长度增加对分子量和密度的影响。b)  1 mol Li盐溶于1 L溶剂时的溶剂/锂比和自由溶剂/锂比。c )总结了锂基电池中不同常见溶剂的闪点( FP )和蒸汽压( VP )。d) G4和G4型电解质的傅立叶变换红外光谱（FTIR）图。e) 去石墨化的NMC811（充电至 4.5 V）在加入相同体积的电解质（20 µL）后的差示扫描量热曲线。

a) 含有1 m LiTFSI的甘油电解质的线性扫描伏安 (LSV)。b) NMC811||Li电池在不同电解质中的充放电电压曲线。c) 基于G2和G4电解质的浮游电流测量。d) NMC811||Li电池在1.0-0.0 G4中以0.2 mV s-1从2.5 V到4.5 V的CV曲线。e) 锂金属||铝箔电池在基于G4的电解质中保持 4.5 V 24 小时的电流曲线。g) NMC811||Li电池在不同电解质中的初始库仑效率（ICE）摘要及其氧化极限电压。h) Ni L-edge的软XAS光谱。I) 根据不同电解质中带电NMC811的软XAS数据得出的 L3+left/L3right 摘要。所有电池均在≈22 °C下测量。

从NMC811||Li电池中收集的循环锂金属负极在≈22℃( C / 3 , 2.5 ~ 4.5 V ,循环200次)下的X射线荧光显微镜( XFM )图谱。白色虚线表示金属锂的边缘。灰色虚线突出了TM高度集中的沉积区域。直方图中色条和均值的单位均为µg/cm2。

a ) Li||Li对称电池在不含LiDFOB和含LiDFOB电解液中的循环稳定性。b ) Li||Cu对称电池在不同电解液中0.5和0.5 mAh cm-2的库伦效率。c ) ( b )在特定循环次数下的充放电曲线。d )按照图3a中的测试方案进行第200 次循环的比容量和在C/3下重新组装的NMC811||Li对称电池的第1次循环的比容量。e ) NMC811||Li电池在有和没有预形成硼-CEI的1 C下的循环性能。f )循环NMC811||循环NMC811对称电池在Gen 2电解液中的Nyquist图。g )高电压下的阴极行为示意图( Al箔和NMC811表面)取决于电解质化学，包括Gen 2和0.5-0.5 G4。

论文信息

通讯作者：Feng Lin, Dawei Xia