该效果报导了怎么调理溶剂化结构的动态安稳性来规划新式高电压锂金属电解液。作者使用试验和理论核算证明了稀释剂-阴离子彼此效果与电解液氧化安稳性之间的联系，为下一代高电压电解液的开发供给了一个可行性计划。
榜首作者是浙江大学吴遵纯硕士研讨生和李如宏博士，论文通讯作者是浙江大学范修林研讨员。本文还遭到浙江大学陈立新教授、范利武研讨员的大力支持。
锂金属负极具有最高的理论比容量（3860 mAh g-1）和最低的电位，因而，从单位体积内的包括的能量视点来说，锂金属电池代表了化学储能的极致。近年来，高浓度和部分高浓度电解液系统将锂金属的镀/剥离库仑功率进步到了99.1%以上，一起能在4.3 V高电压正极下安稳循环。因而，LMBs的研讨再次被工业界和学术界所重视。虽然这些作业在改进锂负极（LMA）堆积描摹及库伦功率，进步电池循环功能方面取得了适当的好的效果，但关于正极一侧的抗氧化机制仍缺少深化的研讨。别的，伪高浓电解液构成条件也缺少系统性的论述。上述要害问题约束了LMB高电压电解液的进一步开展。
在这项作业中，范修林研讨员团队依据LiFSI/DME的部分高浓电解液系统，剖析论述了电解液氧化安稳性的本源。经过剖析多种非溶剂作为稀释剂的可行性，发现稀释剂-阴离子彼此效果是防止相别离的要害。关于DME系统来说，稀释剂的静电势需求25 kcal/mol。在确保电解液均相的前提下，一个较弱的稀释剂-阴离子彼此效果能大大的进步溶剂化结构的安稳性，从而进步电解液的抗氧化性。换句话说，稀释剂能够经过影响溶剂化结构的安稳性来影响电解液系统的抗氧化性。依据上述剖析，研讨组选择出了2H，3H-十氟戊烷（HFC）作为一种新式稀释剂，与DME配成新式醚基LHCE后，除了能安稳负极循环外，在有用条件（20m Li，NMC/LCO正极载量3.7~4 mAh/cm2，N/P=1~1.08）下的LMBs中，新式电解液系统能够以99.9%的库伦功率安稳循环超越180圈（容量坚持率90%）。
依据电解液成分之间的彼此效果来选择稀释剂。稀释剂与锂离子溶剂化结构的彼此效果力会对电解液系统的安稳性发生必定影响，稀释剂-阴离子彼此效果力越大，DME就越简单从Li+的配位结构中脱配。为了验证这个机理，研讨组从一系列的慵懒非溶剂中选择了彼此效果力较弱的HFC，并与现在报导的氟醚类稀释剂做比较，以三（三氟乙氧基）甲烷（TFEO）为例。
溶剂化结构的静态及动态安稳性剖析。在拉曼光谱和分子动力学模仿中，这两种部分高浓电解液都具有相似的Li+-溶剂-阴离子的配位结构。可是当施加一个相似双电层的电场时，阴离子和溶剂的配位安稳性在HFC-LHCE和TFEO-LHCE中表现出必定不同。经过对去配位进程的二维势能面扫描剖析发现，HFC-LHCE中的DME和FSI阴离子的去配位能垒要高于TFEO-LHCE。
氧化安稳性进步的试验验证。因为HFC-LHCE中DME去配位进程得到按捺，溶剂分化被按捺，构成更薄且无机物含量更高的CEI界面层，在下降界面阻抗的一起增强了对正极的维护效果，进一步延长了锂金属电池的循环寿数。
归纳来说，LMB中负极循环的安稳性取决于电解液分化构成的SEI，而正极循环的安稳性取决于溶剂化结构的安稳性。晶体轨迹哈密顿布局（ICOHP）能够反映Li+配位的严密程度。这个值越低，锂离子的配位结构就越安稳，从而去配位态的DME含量削减，电解液的氧化安稳性进步。因而，关于后续选择抱负稀释剂，应该遵从以下准则：1）极性满足弱，不溶解任何锂盐；2）静电势满足强，足以与电解液混溶；3）与锂离子溶剂化结构的效果满足弱（尤其是与阴离子），在施加外加电场的情况下，尽量不影响溶剂化结构。（来历：科学网）
