Regulating Li + Desolvation Kinetics via Dual‐Anion Solvation for High‐Rate Lithium Metal Batteries With Fast‐Charging Capability

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作者
Chenxuan Xu,Tao Su,Yan Lai,Zhimeng Hao,Xiujuan Zhuang,Jianmin Ma
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.75017
摘要

ABSTRACT Fast charging of high‐energy lithium metal batteries is fundamentally limited by sluggish Li + desolvation kinetics and the instability of electrode–electrolyte interfaces under high current densities. Here, an anion‐centric weakly solvating electrolyte is developed via an anion–solvent–anion mutual‐exclusion strategy to simultaneously accelerate Li + transport and stabilize interfacial chemistry in Li||NCM811 batteries. This cooperative exclusion effect significantly lowers the Li + desolvation activation energy to ∼34 kJ mol −1 while maintaining a favorable ion‐pair distribution with minimal aggregation, enabling a high ionic conductivity of ∼2.8 mS cm −1 . Benefiting from the optimized solvation environment, inorganic‐rich and mechanically robust SEI/CEI layers are formed in situ, facilitating fast interfacial charge transfer and uniform lithium deposition. Consequently, Li||NCM811 cells exhibit outstanding high‐rate performance, delivering high specific capacities at 5 C and 10 C with prolonged cycling stability, demonstrating significant fast‐charging potential. This work elucidates a solvation‐structure‐driven kinetic mechanism critical for fast charging and provides a general electrolyte design paradigm beyond conventional weakly solvating strategies.
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