研究概述

尽管理论上锂金属电池（LMBs）有望实现高能量密度，但其实际应用受到电极/电解液界面缺陷和循环稳定性不理想的阻碍。

基于此，2024年11月13日，清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授在国际顶级期刊Energy & Environmental Science发表题为《A self-adsorption molecule passivated interface enables efficient and stable lithium metal batteries》的研究论文。

在此，研究人员设计并引入了一种带有极性基团的自吸附分子到醚电解液中，旨在形成高密度且有序的分子层，占据电极表面的活性位点，同时限制电解液分子渗透到界面。

由于界面溶剂化结构的改变，这种自吸附分子有助于形成坚固的富阴离子正极/负极电解液界面，从而抑制溶剂分解并增强界面稳定性。

因此，将这种分子添加到低浓度醚电解液中显著提升了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）||Li电池的电化学性能，使其在4.5V下经过250次循环后容量保持率高达87.2%。

此外，NMC811||Li软包电池在贫电解液条件下，以2.7的低负/正容量比实现了150次以上的稳定循环，容量保持率高达92.9%。

这种界面钝化设计策略为开发高能量、耐用且安全的可充电LMBs提供了一条前景广阔的道路。

图文解读

图1：不同电解液中正极的界面特性。

图2：NCM811||锂电池在加/不加HFA电解液中的电化学性能。

图3：NCM811||Li实际条件下的性能。

文献信息

A self-adsorption molecule passivated interface enables efficient and stable lithium metal batteries, Energy & Environmental Science, 2024.