Nicht-polare etherbasierte Elektrolytlösungen für stabile Hochspannungs-Lithium-Metall-Batterien

Zusammenfassung Die elektrochemische Instabilität etherbasierter Elektrolytlösungen behindert ihre praktischen Anwendungen in Hochspannungs-Li-Metall-Batterien. Um dieses Problem zu umgehen, schlagen wir hier eine Verdünnungsstrategie vor, um die Li + /Lösungsmittel-Interaktion zu verringern und die verdünnte nicht-wässrige Elektrolytlösung in Hochspannungs-Lithium-Metall-Batterien zu verwenden. Wir zeigen, dass in einer nicht-polaren Dipropylether (DPE)-basierten Elektrolytlösung mit Lithiumbis(fluorosulfonyl)imid-Salz die Zersetzungsordnung der solvatisierten Spezies angepasst werden kann, um die Zersetzung der Li + /Salz-abgeleiteten Anioncluster über freien Etherlösungsteilchen zu fördern. Dieser selektive Mechanismus begünstigt die Bildung einer robusten Kathoden-Elektrolytzgrenze (CEI) und einer lösungsmitteldefizienten elektrischen Doppelbeschichtung an der positiven Elektrodenoberfläche. Wenn der DPE-basierte Elektrolyt in Kombination mit einer Li-Metall-Negativelektrode (50 μm dick) und einer LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 -basierten positiven Elektrode (3.3 mAh/cm 2 ) in einer Taschenzelle bei 25 °C getestet wird, wird eine spezifische Entladekapazität von etwa 74 % nach 150 Zyklen (0.33 und 1 mA/cm 2 Aufladung und Entladung, jeweils) erreicht.