又一次打破认知!崔屹/鲍哲南Nature Materials:氧化锂有利于锂负极!

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在锂负极上设计稳定的固体电解质界面对于开发可靠的锂金属电池至关重要。

在这里,斯坦福大学崔屹教授和鲍哲南教授等人报道了一种悬浮电解质设计,它改变了液体电解质中的Li+溶剂化环境,并在锂上形成了富含无机物的固体电解质界面。

作者研究了悬浮在液体电解质中的Li2O纳米粒子作为概念验证。通过对Li2O悬浮电解质的理论和实证分析,阐明了Li2O在锂负极的液体电解质和固体电解质界面中所起的作用。

此外,悬浮电解质设计应用于传统和最先进的高性能电解质,以证明其适用性。基于电化学分析,悬浮电解质提高了库仑效率(高达~99.7%)、降低了锂成核过电位、稳定了锂界面并延长了无阳极电池的循环寿命(在初始容量的80%时~70次循环)。

作者希望这种设计原理和研究结果能够扩展到开发锂金属电池的电解质和固体电解质界面。

主要观点

通过对Li2O悬浮电解质的理论和实证分析,确定了Li2O的几个关键特征:(1)Li2O通过Li2O表面与其周围的液态电解质的Li+溶剂化壳之间的界面相互作用改变了Li+溶剂化环境;(2)Li2O通过减少Li+-溶剂和增加Li+-阴离子配位创造弱溶剂化环境;(3) Li2O促进溶剂化Li+的去溶剂化;(4) Li2O吸引氟化物质并解离Li+;(5) Li2O在锂负极上诱导富含无机物和阴离子衍生的SEI,(6) Li2O促进在锂负极上形成时间和电化学稳定的界面相,(7) Li2O抑制锂的枝晶生长和 (8) (8) Li2O是一种有益于锂负极的无机材料。

重要的是,这些发现有助于解释先前报道的多层Li2O SEI 改善的锂负极性能的工作。

文章链接

Suspension electrolyte with modified Li+ solvation environment for lithium metal batteries. Nat. Mater. (2022).