我国运用新型电解液成长出龟龄命锂金属软包电池：密度505.9Wh/kg

中国科学院宣告，旗下物理研究所 / 北京凝聚态物理国家研究中央特聘研究员王雪锋联合北京大学、中国科学技能大学、苏州大学的科研职员提出了一种致密离子对聚拢体 (CIPA) 电解质，可在稀薄电解质条件下发展出龟龄命锂金属软包电池。

据官方先容，这种具有独特纳米级溶剂化构造的打仗离子对聚拢体电解液，采取高镍正极（LiNi0.905Co0.06Mn0.035O2 ) 组装的 505.9 Wh/kg 锂金属软包电池，经由 130 个循环后能量保持率为 91%。

干系研究成果已通过《Towards long-life 500 Wh kg-1 lithium metal pouch cells via compact ion-pair aggregate electrolytes》为题揭橥在《自然-能源》杂志上（IT之家附 DOI:10.1038/s41560-024-01565-z）。

▲ 锂金属负极的界面表征

据先容，该事情采取冷冻透射电子显微镜，结合一系列前辈的表面剖析技能，研究固态电解质界面膜的构造、身分和空间分布。

在构造上，CIPA 电解液在锂金属负极表面形成薄且均匀的 SEI 膜。
该膜均匀厚度约为 6.2 nm，低于局部高浓电解液中所形成的 SEI 膜。
两种电解液中形成的 SEI 膜都表现出有机–无机复合构造，个中 CIPA 电解液所形成的 SEI 膜中 Li2O 纳米晶粒尺寸和分布表现出更高的均匀性。

在身分上，与 CIPA 电解液比较，LHCE-G3 电解液形成的 SEI 中 LiF 含量较少且 C-和 O-的旗子暗记更强，表明 FSI−阴离子分解减少，溶剂分解更为严重。

在空间分布上，CIPA 电解液衍生的 SEI 膜中 C-和 S-元素从内到外分布更加均匀，而 LHCE-G3 电解液在 SEI 膜的外层检测到明显的 C-旗子暗记，而 S-旗子暗记则在内层集中，解释 LHCE-G3 电解液的还原行为是不屈均的，这会引发局部的锂沉积，导致锂枝晶的形成。

研究综合界面表征结果创造，CIPA 电解液中 FSI−阴离子通过集体电子转移机制迅速还原，形成富含 LiF 和 Li2O 且低有机含量的 SEI 膜。
这种稳定的 SEI 层为锂金属负极供应了有效保护，防止了进一步的副反应，从而增强了锂金属电池的循环稳定性和安全性。