由强配位电解质衍生的双层固体电解质界面实现的超稳定钙金属阳极

《Advanced Materials》：Ultrastable Calcium Metal Anodes Enabled by a Strongly Coordinated Electrolyte Derived Bilayer Solid Electrolyte Interphase

钙金属电池通过引入LiB(hfip)4改进电解液体系，形成双层SEI结构（无机纳米晶层与有机富层），显著提升循环稳定性（1450小时）和能量密度（200Wh/kg）。

　　

摘要

钙（Ca）金属电池是当前锂离子电池化学体系的一种有前景的替代方案，这得益于地壳中钙元素的高丰度以及高容量钙金属阳极在循环使用过程中可能不会出现枝晶生长。然而，可逆的钙金属剥离和沉积过程受到有效电解质的缺乏以及固体电解质界面（SEI）层形成的阻碍。本文介绍了一种通过将LiB(hfip)₄引入Ca[B(hfip)₄₂/glyme溶液而形成的强配位电解质体系。这种高配位的glyme分子和B(hfip)₄^?阴离子能够在钙金属表面的SEI层中分解为富含有机物质的化合物以及CaH₂、CaB₂O₄纳米晶体。透射电子显微镜观察结果显示，这些具有离子导电性的无机颗粒嵌入在富有机质的外层之下，从而形成了双层SEI结构。这种独特结构不仅促进了钙离子的高效传输，还防止了电解质的进一步分解。该电解质的有效性得到了验证：在2 mA cm^?2的高电流密度下，钙//钙对称电池（电压低于0.5 V）能够稳定运行超过1450小时；而钙//聚苯胺全电池在200次循环后的能量密度仍超过200 Wh kg^?1，为室温钙金属电池领域树立了新的标杆。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。