浙江大学范修林Nat. Commun: 基于电解质相互作用基元描述符实现高锂金属电极库仑效率的途径

文章总结

电解质组分之间的基本相互作用及其衍生的微观结构在决定电解质的体相和界面性质中起着关键作用。然而，复杂的结构 - 性能关系仍不明确，导致电解质的物理化学特性难以调控，电池性能也不尽如人意。在此，我们提出了两种相互作用基序描述符，用于量化从静电到色散范围内的离子 - 溶剂相互作用。这些描述符与盐的溶解、相混溶性以及电极 - 电解质界面化学高度相关。在最小化离子 - 溶剂和溶剂 - 溶剂相互作用、同时确保足够盐离解的原则指导下，我们设计了一种代表性电解质，即双（氟磺酰基）亚胺锂溶解于三甲氧基硅烷和 1,3,5 - 三氟苯（摩尔比 1:2.5:3.0）。该电解质实现了～99.7%（±0.2%）的锂沉积 / 剥离库仑效率，并使 4.5 V 的 Li||LiCoO₂电池在 0.2 C/0.5 C 充放电速率下循环 600 次后容量保持率达 90%。值得注意的是，使用该电解质的 Cu||LiNi₀.₅Co₀.₂Mn₀.₃O₂软包电池可稳定循环超过 100 次。通过建立相互作用基序与电解质功能之间的定量关系，本研究为合理设计电解质提供了通用框架，为高可逆性锂金属电池的发展铺平了道路。

图文简介

电解质设计策略

电解质的溶剂化结构与动力学

各种电解质的界面反应模拟

所设计电解质的电化学性能

正极 / 电解质界面的表征及高库仑效率（CE）电解质的相互作用调控设计

论文信息

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59955-0

通讯作者：Xiulin Fan

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