近日， 清華大學化工系劉凱課題組 在鋰金屬電池電解液領域取得重要進展。

商業碳酸酯電解液對鋰金屬負極的強腐蝕性，導致大量鋰枝晶生長和電池性能衰退，阻礙它們在鋰金屬電池（LMBs）中的應用。目前，較少研究關注商業碳酸酯電解液在LMBs電化學性能方面的改進，這使得碳酸酯電解液在LMBs領域的發展十分緩慢。 劉凱課題組 將傳統超分子化學中的冠醚與鋰鹽陰離子進行結合，設計合成了一種非對稱性鋰鹽（LiFEA），它呈現類冠醚狀的分子折疊結構，具有高偶極、高給體數（DN）、助溶某些特定有機/無機物和高Li+遷移數（tLi+）等獨特理化性質。 LiFEA基商業碳酸酯電解液在LMBs中展現出優異的快速充放電性能與新穎的SEI自清潔作用機制，有效改善商業碳酸酯電解液在大電流密度條件下與鋰負極不兼容的問題。 在快速循環條件下（充電：/cm2，放電：/cm2），軟包電池在100次循環后的容量保持率為81%。 該工作為理解鋰鹽的分子結構、物理化學性質和電化學性能之間的聯系提供了深入見解。

(相關資料圖)

圖1.商業化鋰鹽與設計合成的非對稱鋰鹽（LiFEA）的化學結構與優缺點

圖2.在實際、嚴苛的條件下，Li||NCM811軟包電池在LiFEA基商業碳酸酯電解液中的循環性能

相關成果以“設計非對稱醚狀鋰鹽助力具有快速充放電性能的高能金屬鋰電池”（ Designing an asymmetric ether-like lithium salt to enable fast-cycling high-energy lithium metal batteries ）為題發表在國際學術期刊《自然·能源》（ Nature Energy ）上。

同期，《自然·能源》邀請韓國科學院金海德（Hee-Tak Kim）教授以“從界面中過濾有機物”（ Leaching organics from the interphase ）為題撰專文對此工作進行了解讀和評述。

論文 第一作者為清華大學化工系博士后夏迎春 ，通訊作者為清華大學化工系劉凱副教授。模擬計算工作由華南理工大學孔憲教授完成，核磁測試工作由清華大學藥學院田捷康老師指導完成，TOF-SIMS數據分析由清華大學分析測試中心郭沖老師指導完成。研究工作得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金、中國博士后科學基金、廣東省引進人才項目和TCL科技創新基金的支持。

來源：清華大學

論文鏈接：

/articles/s41560-023-01282-z

聲明：■ 本文資料和圖片來自于政府/園區管委會官網、官方公眾號、新材料相關媒體及其他公開資料，如信息有誤或有遺漏，歡迎聯系我們修改；本網尊重知識產權，因整理資料所需，本文中引用部分公開第三方的數據、圖片等內容，其所屬的知識產權歸屬原作者，且凡引用的內容均在文中標注了原文出處、原作者。若版權所有者認為本文涉嫌侵權或其他問題，請聯系我方（聯系方式：0574-27823010）及時處理；本網力求數據嚴謹準確，但因受時間及人力限制，文中內容難免有所紕漏。如有重大失誤失實，敬請讀者不吝賜教批評指正。

關鍵詞：