Lithium Nitratsulfate regulierte Sulfon-Elektrolyte für Lithium-Metall-Batterien

Zusammenfassung: Die Elektrolyte in Lithium-Metall-Batterien müssen sowohl mit Lithium-Metall-Anoden als auch mit Hochspannungskathoden kompatibel sein und können durch Manipulation derSolvationsstruktur reguliert werden. Hierbei werden Lithium-Nitrat (LiNO3) und 1,1,2,2‐Tetrafuorethyl‐2′,2′,2′‐trihydroflorethyl (HFE) in den hochkonzentrierten Sulfolan-Elektrolyten eingeführt, um das Wachstum von Li-Dendriten zu unterdrücken und eine hohe Coulombische Effizienz von >99 % sowohl für die Li-Anode als auch für die LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811)-Kathoden zu erreichen. Molekulardynamik-Simulationen zeigen, dass NO3− an der Solvationshülle der Lithium-Ionen teilnimmt, wodurch mehr bis(trifluormethanesulfonyl)imid (TFSI−) mit Li+-Ionen koordinieren kann. Daher bildet sich eine robuste LiNxOy−LiF-reiche Festelektrolytoberfläche (SEI) auf der Li-Oberfläche, die das Wachstum von Li-Dendriten unterdrückt. Der LiNO3-haltige Sulfolan-Elektrolyt kann auch die hochaggressive LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811)-Kathode unterstützen, wobei eine Entladekapazität von 190,4 mAh g−1 bei 0,5 C über 200 Zyklen mit einer Kapazitätsretentionsrate von 99,5 % erreicht wird.