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最近，通過各種技術抑制了鋰金屬電極在循環(huán)過程中的粉化，但電解質(zhì)的不可逆消耗問題仍然是一個關鍵挑戰(zhàn)，阻礙了能量密集型鋰金屬電池的進步。

在此，韓國科學技術院Hee-Tak Kim，Nam-Soon Choi，加州大學圣地亞哥分校孟穎教授在鋰金屬電極上設計了一個基于單離子導體的復合層，通過調(diào)整層中移動Li⁺的溶劑化環(huán)境，顯著減少了液體電解質(zhì)的損失。

圖1. Li⁺在S-CE/B-GE和S-CE/S-GE界面的配位行為

結果顯示，具有薄鋰金屬（N/P為2.15）、高負載正極（21.5 mg cm^?2）和碳酸鹽電解質(zhì)的Li||Ni_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂軟包電池在電解質(zhì)與容量比為2.15gAh^?1（2.44 g Ah^?1，包括復合層的質(zhì)量）下實現(xiàn)400次循環(huán)，或1.28 g Ah^?1（1.57 g Ah^?1，包括復合層的質(zhì)量）、280 kPa的電堆壓力下（0.2 C充電，在4.3 V至0.05 C的恒定電壓下充電，以及在4.3 V至3.0 V的電壓窗口內(nèi)1.0 C放電）實現(xiàn)100次循環(huán)。因此，這項工作中展示了基于單離子導體的復合層的合理設計為構建具有最小電解質(zhì)含量的能量密集型可充電鋰金屬電池提供了一條前進的道路。

圖2. Li||NMC軟包電池的電化學性能

Weakly coordinated Li ion in single-ion-conductor-based composite enabling low electrolyte content Li-metal batteries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-39673-1

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Nature子刊：弱配位鋰離子在單離子導體基復合低電解液鋰金屬電池中的應用

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