新型离子液体电解质锂金属电池兼顾高能量密度和高安全性

具有高能量密度的锂金属电池备受关注，但是其稳定性限制了其应用和发展。人们希望通过设计新型的电解质来解决锂金属表面的锂枝晶问题，以提升锂金属电池的性能，促进其广泛应用。固态电解质及聚合物电解质是近年来研究的热点，此外，离子液体电解质因具有不易挥发、耐高温、不易燃烧、热熔大、较宽的电化学窗口等优良特性而引人注目。

近日，斯坦福大学戴宏杰院士报道了以二(三氟甲磺酰亚胺)钠（NaTFSI）为关键添加剂，由1-乙基-3-甲基咪唑（EMIm）阳离子和高浓度二(氟磺酰基)酰亚胺（FSI）阴离子组成的新型不可燃离子液体（IL）电解质的锂金属电池。

该离子液体电解质具有优异的性能，首先Na离子参与混合钝化中间相的形成，有助于无枝晶的Li沉积和可逆的阴极电化学。其次，电解液粘度低，可使正极质量负荷高达16mg cm-2。同时可实现高达99.6-99.9％的库仑效率和高达4.4 V的高放电电压，电循环稳定性也非常出色。新型离子液体电解质在两个电极上形成的高度稳定的钝化中间相是制备高度可逆的金属锂电池，特别是Li-NMC 811全电池的关键。

而且，离子液体电解质能够满足“绿色化学”的要求，其特殊的化学性质也能够大大提高锂电池的安全性能。所以，这种新型的离子液体电解质实现了锂金属电池高能量密度和高安全性的完美融合。

参考文献：

Hao Sun, et al, High-Safety and High-Energy-Density Lithium MetalBatteries in a Novel Ionic-Liquid Electrolyte, Adv. Mater. 2020，DOI: 10.1002/adma.202001741