郑州大学AFM: 阴离子的协同效应：适用于超过 4.6 伏锂金属电池的稳定醚类电解质的设计

文章总结

提高醚类电解质在高压条件下的兼容性是实现具有稳定循环性能的高能量密度锂金属电池（LMBs）的关键，其中构建良好的正极电解质界面（CEI）非常重要。在此，发现了一种阴离子与形成 CEI 的溶剂之间存在特殊的协同效应，这显著提高了传统醚类电解质的抗氧化性。在这项工作中，由于高氯酸根离子（ClO₄⁻）具有较强的吸附能力而被选用，氟代碳酸乙烯酯（FEC）则作为形成 CEI 的试剂。它们之间的相互作用调控了阴离子和溶剂在正极表面的分解。各种测试结果表明，生成了一层薄而坚固且均匀的 CEI，这使得基于 1,2 - 二甲氧基乙烷（DME）的稳定电解质能够在锂 || 钴酸锂（Li||LiCoO₂）电池中，在 4.5V 的高截止电压下正常循环 1000 次（容量保持率大于 80%）。与增强醚类电解质氧化稳定性的常见方法不同，该模式仅依赖于一种简单阴离子（吸附剂）和成膜剂的协同效应，使得使用传统醚类电解质的电池即使在 4.65V 的截止电压下也能稳定循环。这种设计策略为在高压下实现基于醚类电解质的高能量密度锂金属电池提供了重要的指导方针。

图文简介

不同电解质的氧化稳定性

氟代碳酸乙烯酯（FEC）和高氯酸根离子（ClO₄⁻）的协同效应

锂 || 钴酸锂（Li||LCO）全电池中钴酸锂（LCO）的正极电解质界面（CEI）特性

电池的电化学行为及表征

利用阴离子协同效应的模型设计理念

论文信息

通讯作者： Xiang Li, Yongzhu Fu

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