基于亲和力的锂金属电解液设计

本文研究了锂金属电池（LMBs）中电解液的设计问题，旨在解决锂金属负极的挑战，如锂枝晶和低库伦效率（CE）。研究通过分析电解质的微观溶剂化结构，提出了阳离子-溶剂亲和力（αs）和阴离子-溶剂亲和力（βs）的概念，并建立了一个包含约150种溶剂的离子-溶剂亲和力数据库。研究发现，当溶剂或其二元组合在亲和力图谱中的位置靠近代表所用锂盐阳离子亲和力的特定分界线时，往往满足优化的基本条件。基于此理论框架，研究团队开发了四款新型电解液配方，其锂金属负极的库伦效率超过99.5%。此外，匹配优化电解液的10.0 Ah锂金属软包电池在1.0 g Ah-1的电解液用量下，能量密度达到约600 Wh kg-1。这项研究为高性能锂金属电池电解液的理性开发提供了新的思路。