近日🧑🏻🚀，環境與化學工程學院蔣永研究員🍭、趙兵研究員課題組在國際知名期刊《Advanced Energy Materials》（最新影響因子：27.8）上發表關於多功能添加劑實現碳酸酯電解液體系低溫鋰金屬電池的研究成果，論文題目為“Multifunctional Additives to Realize Dendrite-free Lithium Deposition in Carbonate Electrolytes toward Low-Temperature Li Metal Batteries”。
鋰金屬由於其超高的理論容量，是高比能電池最具潛力的負極材料之一。然而，其實際應用仍然面臨著諸多挑戰，包括鋰枝晶生長🚱、界面副反應以及無限的體積膨脹，這些問題在目前商業應用的碳酸酯電解液中尤為嚴重。
本工作通過在碳酸酯電解液中引入七氟丁酰胺（HFT）和硝酸鋰（LiNO3）添加劑，成功地在鋰金屬表面原位構建了具有優異離子傳輸動力學和高機械強度的固態電解質界面層（SEI）。由於HFT中羰基（C=O）與Li+之間的強烈配位作用，可以促進LiNO3在碳酸酯電解質中的溶解。雙添加劑的引入首次在碳酸酯電解質中實現了溶劑化結構👨🌾、離子傳輸動力學、去溶劑化能壘、成核能壘以及抑製氫氟酸（HF）生成的全面改善。與磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元（NCM 811）正極配對的全電池具有出色的循環性能🙅🏽♂️。即使在-20 ℃的低溫下，可穩定循環500圈以上仍保持較高容量。這項工作為促進鋰負極在碳酸酯電解液體系中的長循環和應用提供了有效的策略🫓。
鋰離子在不同電解液中的沉積行為以及添加劑在碳酸酯電解液中的作用機製
万事平台環境與化學工程學院博士生姜金龍為該論文第一作者💁🏻♂️，万事平台蔣永研究員👨🏼🌾、趙兵研究員、上海理工大學竇士學院士為論文共同通訊作者，万事平台為第一完成單位。該項工作得到國家自然科學基金（22179080, 22379091）、上海市創新團隊的支持。
蔣永、趙兵課題組對鋰金屬負極設計開發有著多年的研究經驗，圍繞鋰負極骨架設計🍿、表面改性和電解液開發取得系列成果：三維鋰負極骨架設計（Energy Storage Materials，2023，54，885；Energy Storage Materials🖱，2022，50，810；Nano Energy，2020，70🙋🏻♂️，104504；Energy Storage Materials🈳，2020，28，17）、鋰負極表面人工SEI修飾（Nano Energy，2024，120，109150；Energy Storage Materials🔖，2023，63，103009）🏅，電解液添加劑（Small，2023🍓，19，2300854; Small, 2023🙆🏿♂️，19(29)，2300411）等💢，目前正在推進高比能量軟包鋰金屬電池的試製和工藝優化研究工作👢。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202400365
