Nano Select:电解液添加剂:提高锂金属负极的稳定性

随着便携式电子产品和电动汽车的迅速发展,以及对新能源的利用和储存的关注,对能量密度要求不断提高,开发更高能量密度、倍率性能好、循环寿命长的新型能量储存系统已成为当务之急。金属锂具有最高的理论比容量(3860 mAh g−1)和最低的电极电位(-3.04 V vs标准氢电极),因此被人们奉为阳极的“圣杯”。然而,锂金属负极面临着持续的副反应、无限的体积变化、较低的库伦效率和枝晶生长的严峻问题,特别是锂枝晶的生长导致的容量衰减和安全隐患极大地限制了其实际应用。为了解决这些问题,目前已经开发了许多策略。其中,添加电解质添加剂是一种有效且最简单的方法,同时,它也适用于当前的锂离子电池技术和工艺,得到了研究者们的广泛关注。

华中科技大学的王成亮教授等人在Nano Select上发表了题为“Electrolyte additives: Adding the stability of lithium metal anodes”的综述性文章,该文以电解液添加剂的作用机理为出发点对电解液添加剂进行分类,对近几年电解液添加剂在稳定锂金属负极上的研究进展进行了详细总结。该文将电解液添加剂抑制锂枝晶生长的作用机制分为静电屏蔽机制、优化固液界面层(SEI)添加剂、合金化机制、均相成核和晶粒细化机制以及流平剂机制,并对这几种作用机理进行了具体的阐述。其中,固液界面层调控的研究最为广泛,如常见的LiNO3、FEC添加剂等就是采用这种机制。最后对电解液添加剂抑制锂枝晶的未来趋势进行了讨论。希望这篇综述可以为添加剂的设计和开发提供指导,以实现锂金属阳极的无枝晶生长,从而促进具有优异电化学性能的锂金属电池的发展。

最后,我们相信,这篇综述将会为电解液添加剂的研究打开一扇窗户,并为之后添加剂的设计和选择提供新的思路。相关综述在线发表在Nano Select (DOI: 10.1002/nano.202000164)。