清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Rational Molecular Engineering via Electron Reconfiguration toward Robust Dual-Electrode/Electrolyte Interphases for High-Performance Lithium Metal Batteries

金属锂 电解质 材料科学 电极 锂(药物) 对偶(语法数字) 合理设计 控制重构 金属 化学工程 光电子学 纳米技术 化学 计算机科学 冶金 物理化学 工程类 医学 艺术 文学类 嵌入式系统 内分泌学
作者
Yiming Zhang,Yu Cao,Baoshan Zhang,Haochen Gong,Shaojie Zhang,Xiaoyi Wang,Xinpeng Han,Shuo Liu,Ming Yang,Wensheng Yang,Jie Sun
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (22): 14764-14778 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c04517
摘要

High-energy-density lithium-metal batteries (LMBs) coupling lithium-metal anodes and high-voltage cathodes are hindered by unstable electrode/electrolyte interphases (EEIs), which calls for the rational design of efficient additives. Herein, we analyze the effect of electron structure on the coordination ability and energy levels of the additive, from the aspects of intramolecular electron cloud density and electron delocalization, to reveal its mechanism on solvation structure, redox stability, as-formed EEI chemistry, and electrochemical performances. Furthermore, we propose an electron reconfiguration strategy for molecular engineering of additives, by taking sorbide nitrate (SN) additive as an example. The lone pair electron-rich group enables strong interaction with the Li ion to regulate solvation structure, and intramolecular electron delocalization yields further positive synergistic effects. The strong electron-withdrawing nitrate moiety decreases the electron cloud density of the ether-based backbone, improving the overall oxidation stability and cathode compatibility, anchoring it as a reliable cathode/electrolyte interface (CEI) framework for cathode integrity. In turn, the electron-donating bicyclic-ring-ether backbone breaks the inherent resonance structure of nitrate, facilitating its reducibility to form a N-contained and inorganic Li2O-rich solid electrolyte interface (SEI) for uniform Li deposition. Optimized physicochemical properties and interfacial biaffinity enable significantly improved electrochemical performance. High rate (10 C), low temperature (-25 °C), and long-term stability (2700 h) are achieved, and a 4.5 Ah level Li||NCM811 multilayer pouch cell under harsh conditions is realized with high energy density (462 W h/kg). The proof of concept of this work highlights that the rational ingenious molecular design based on electron structure regulation represents an energetic strategy to modulate the electrolyte and interphase stability, providing a realistic reference for electrolyte innovations and practical LMBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
华仔应助眼睛大迎海采纳,获得10
4秒前
去码头整点薯条完成签到 ,获得积分10
16秒前
平常以云完成签到 ,获得积分10
23秒前
zuhangzhao完成签到 ,获得积分10
24秒前
科研通AI2S应助毫米汞柱采纳,获得10
25秒前
博士完成签到 ,获得积分10
27秒前
凉了的饭菜完成签到,获得积分10
30秒前
yosep发布了新的文献求助10
1分钟前
橘子海完成签到 ,获得积分10
1分钟前
阿佳great完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
葛力发布了新的文献求助10
1分钟前
yang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
共享精神应助yosep采纳,获得10
1分钟前
蛋黄啵啵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
淡然完成签到 ,获得积分10
1分钟前
leapper完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lili完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lyb1853完成签到 ,获得积分10
1分钟前
醒了没醒醒完成签到 ,获得积分10
1分钟前
郭强完成签到,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.2应助胖哥采纳,获得10
2分钟前
zzhui完成签到,获得积分10
2分钟前
依古比古完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
胖哥发布了新的文献求助10
2分钟前
GMEd1son完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
毫米汞柱发布了新的文献求助10
2分钟前
lsh完成签到,获得积分10
2分钟前
空儒完成签到 ,获得积分10
2分钟前
跳跃的鹏飞完成签到 ,获得积分0
2分钟前
慧子完成签到 ,获得积分10
2分钟前
月上柳梢头A1完成签到,获得积分10
2分钟前
Huang完成签到 ,获得积分0
2分钟前
2分钟前
秀丽的听双完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
看见了紫荆花完成签到 ,获得积分10
2分钟前
健壮的凝冬完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6473519
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8276710
关于积分的说明 17647020
捐赠科研通 5553501
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2909789
邀请新用户注册赠送积分活动 1886573
关于科研通互助平台的介绍 1738659