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Highly Stable Lithium Metal Batteries Enabled by Regulating the Solvation of Lithium Ions in Nonaqueous Electrolytes

溶剂化 电解质 硝酸锂 锂(药物) 阳极 无机化学 金属锂 法拉第效率 化学 材料科学 化学工程 离子 离子键合 电极 有机化学 物理化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Xueqiang Zhang,Xiang Chen,Xin‐Bing Cheng,Bo‐Quan Li,Xin Shen,Chong Yan,Jia‐Qi Huang,Qiang Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:57 (19): 5301-5305 被引量:587
标识
DOI:10.1002/anie.201801513
摘要

Abstract Safe and rechargeable lithium metal batteries have been difficult to achieve because of the formation of lithium dendrites. Herein an emerging electrolyte based on a simple solvation strategy is proposed for highly stable lithium metal anodes in both coin and pouch cells. Fluoroethylene carbonate (FEC) and lithium nitrate (LiNO 3 ) were concurrently introduced into an electrolyte, thus altering the solvation sheath of lithium ions, and forming a uniform solid electrolyte interphase (SEI), with an abundance of LiF and LiN x O y on a working lithium metal anode with dendrite‐free lithium deposition. Ultrahigh Coulombic efficiency (99.96 %) and long lifespans (1000 cycles) were achieved when the FEC/LiNO 3 electrolyte was applied in working batteries. The solvation chemistry of electrolyte was further explored by molecular dynamics simulations and first‐principles calculations. This work provides insight into understanding the critical role of the solvation of lithium ions in forming the SEI and delivering an effective route to optimize electrolytes for safe lithium metal batteries.
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