–20℃下，250次循环，0衰减！广西大学刘美男，最新AFM！

研究概述

高性能低温锂金属电池（LMBs）的发展受到严重的锂枝晶生长和缓慢的电荷转移的阻碍，而通过构建一种具有更好的Li+传输动力学的坚固固体电解质界面（SEI），可以有效解决这两个问题。与柔软的有机SEI层相比，富含LiF的SEI显示出足够的机械强度来阻止锂枝晶生长，然而，其极低的离子电导率（≈10-13 S cm-1）阻碍了低温下的Li+传输动力学。

基于此，2024年9月28日，广西大学刘美男教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《High Ion-Conductive Interphase Enabled by Nitrate-Ionic Liquid Additive for Low-Temperature Lithium Metal Batteries》的研究论文。

在此，研究人员通过在LiNO3中引入15-crown-5，开发出一种富含NO3-的准离子液体（QIL，[Li(15-crown-5)]NO3）添加剂，从而诱导原位形成富含Li3N的SEI。

令人印象深刻的是，从经验和计算研究中得知，这种Li3N SEI显示出优异的锂亲和力和更低的离子扩散势垒，表明它可以有效克服低温下的缓慢Li+动力学。在QIL添加剂的辅助下，具有11.5mg cm-2高质量负载的Li/LiCoO2电池在-20℃下稳定循环250次而没有任何容量衰减。

这项工作为通过控制SEI组成来构建高性能低温LMBs开辟了一条新的途径。

图文解读

图1：QIL添加剂对Li+脱溶和SEI中传输动力学的影响

图2：SEM和XPS/TOF-SIMS分析

图3：Li/LCO电池在BE、LHCE和LHCE-4% QIL体系中的电化学性能

文献信息

High Ion-Conductive Interphase Enabled by Nitrate-Ionic Liquid Additive for Low-Temperature Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202414569