清华大学刘凯团队：平衡锂盐和溶剂的供体数实现高性能锂金属负极

传统碳酸盐电解质中锂沉积/剥离的可逆性较低，阻碍了锂金属电池的发展。

在此，清华大学刘凯教授团队提出具有中等供体数（DN）的溶剂和LiNO3作为唯一盐的组合，由于其在普通溶剂中的溶解度或解离度较低而鲜有工作报道。 该研究发现当LiNO3作为唯一盐时，溶剂的DN值与Li沉积行为的可逆性高度相关。即使在普通或中等浓度下，LiNO3与中等 DN 溶剂的组合也表现出准浓缩电解质的性质。 由于LiNO3的解离（通常对应于过高的 DN）可以实现低电导率或过度溶剂分解的高可逆性。因此，该工作通过优化溶剂与锂盐组合，锂沉积/剥离的库仑效率高达99.6%。

图1. 溶剂选择

总之，该工作通过对锂盐和溶剂的DN进行精细调整提出了一种用于高性能锂金属负极的电解质组合。特别是LiNO3，通常以添加剂发挥作用，被用作电解质中的唯一盐。DMI是一种尿素基分子，具有中等DN和对LiNO3具有高溶解度可作为溶剂确保LiNO3在电解液中稳定存在。 这种组合产生了一种溶剂性差的溶剂化结构，否则只能在更高浓度下与其他锂盐一起实现。在此基础上，作者提出了DN作为筛选适合LiNO3作为锂盐的溶剂以获得高库仑效率。因此，该项工作将扩大溶剂和锂盐的选择范围。

图2. 电池性能

Tuning and Balancing the Donor Number of Lithium Salts and Solvents for High-Performance Li Metal Anode ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c05016