用于高倍率锂负极的具有双添加剂功能的富无机物固体电解质界面层

《Nature Communications》：Dual-additive enabled inorganic-rich solid electrolyte interphase for high-rate lithium negative electrodes

　　

摘要

构建一种坚固且高导电性的固体电解质界面是发挥锂负极高速率性能、实现广泛应用的关键。在此，我们提出了一种简单有效的策略，即向传统碳酸盐电解质中加入含硫化合物和LiNO₃作为双重添加剂。例如，3-硫杂环戊烯能够促进LiNO₃的溶解，它与NO₃^?协同作用，调节Li⁺的溶剂化结构，有助于形成富含Li₃N/Li₂S/Li₂O无机物的坚固且均匀的固体电解质界面，从而实现快速的Li⁺传输和高界面稳定性。因此，Li?|?|LiFePO₄电池在80℃下经过6,000次循环后仍能保持81.7%的容量，而Li?|?|LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池在10℃下经过500次循环后容量仍为81.3%。此外，两种比能量超过500Wh?kg^?1（按电池总质量计算）的软包电池，在以0.1?C速率充电、0.3?C速率放电的情况下，分别经过143次和149次循环后仍能保持初始容量的92.1%和91.8%。这项研究为促进高速率锂负极形成富含无机物的固体电解质界面提供了一种通用的双重添加剂策略。