高レート低温リチウム金属バッテリーのためのLiNO3添加剤によるアニオン配位調整

低温環境はリチウム金属バッテリーの性能に大きな影響を与えます。主に商業用電解質の凍結によってリチウムイオンの移動と脱溶媒のエネルギー障壁が増加し、不安定な固体電解質界面（SEI）やリチウムデンドライトの成長が誘発されます。本研究では、リチウム硝酸塩を添加剤とし、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドおよびリチウムヘキサフルオロリン酸塩を主要なリチウム塩とした電解質を開発しました。Li+-NO3–配位はLi+-溶媒結合を弱め、アニオンが溶媒シェルに侵入できるようにします。この多アニオン支配の構造はLi+の拡散/脱溶媒動力学を促進し、無機物質が豊富なSEI形成と均一なLi堆積を可能にします。その結果、Li||Liセルは−30から25 °Cの範囲で優れた安定性を示し、2000時間を超えるサイクル寿命を持ちます。Li||NCM811セルは25 °Cで優れたレート能力を示し、2 Cで94.7%の容量を保持し、5 Cで85.1%の容量を1000サイクルにわたって維持します。特に、−30 °Cおよび0.2 Cの低温条件下で、セルは400サイクル後に92.4%の容量保持を達成しました。