图 类冠醚形非对称锂盐LiFEA的设计
在国家自然科学基金项目（批准号：22071133）等资助下，清华大学刘凯团队在基于锂金属的碳酸酯电解液添加剂研究方面取得新进展。研究成果以“设计非对称醚状锂盐助力具有快速充放电性能的高能锂金属电池（Designing an asymmetric ether-like lithium salt to enable fast-cycling high-energy lithium metal batteries）”为题，于2023年6月22日在线发表于《自然•能源》（Nature Energy）期刊上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-023-01282-z。
近年来锂金属电池（LMBs）由于其较高的能量密度引起广泛关注。然而，商业化碳酸酯电解液对锂金属负极的强腐蚀性，导致大量锂枝晶生长和有限的循环寿命，阻碍了LMBs的发展。锂金属与电解质间的副反应往往导致富含有机物的不稳定固态电解质界面（SEI）的形成。因此，迫切需要开发新的电解质组份以构建坚固、无机物种丰富且均匀的SEI，从而应对实际电池运行条件下的长循环。
针对上述问题，刘凯团队设计合成了一种可用于碳酸酯电解液的非对称锂盐（LiFEA）添加剂。其含有的类似冠醚的多重氧配位位点，可与锂离子形成折叠的配位结构，且具有较大偶极矩和高Li+迁移数。将基于LiFEA的碳酸酯电解液用于Li║NCM811电池可展现出优异的快速充放电性能与新颖的SEI自清洁作用机制。在快速循环条件下（充电：1.46 mA/cm2，放电：3.66 mA/cm2），软包电池在100次循环后的容量保持率为81%。