离子液体电解液实现用于锂-氧电池稳定金属锂沉积

开发下一代高能量密度储能电池逐渐成为人们关注的热点，其中锂-氧电池由于其超高的理论能量密度而被广泛研究和关注。然而，锂-氧电池缓慢的充电动力学导致的高充电过电位阻碍了其进一步发展和应用。

由于双（三氟甲磺酰亚胺）盐离子液体（TFSI-IL）对超氧化锂中间体具有稳定作用，使用TFSI-IL作为电解液溶剂的锂-氧电池可以展现出低的充电过电位，因而具有巨大的研究意义。然而，金属锂电极在TFSI-IL基电解液中往往展现出差的循环寿命和低的可运行倍率，其根本原因可以归结为TFSI-IL基电解液差的锂离子输运能力（LTA）导致的锂金属不均匀沉积行为。

在之前的研究中，高的锂盐浓度导致的粘度上升一般都是通过引入普通有机溶剂来解决，但是，普通有机溶剂对锂离子的溶剂化能力往往会破坏在高锂盐比例下形成的溶剂化构型及其带来的t₊ 提升，导致电解液的LTA无法得到明显的提升。因此，如何有效地提升TFSI-IL电解液的LTA以实现稳定的金属锂沉积行为十分有意义但仍具有较大的难点和挑战。

南开大学陈军院士团队基于Sand’s time公式，针对性提升TFSI-IL电解液的LTA来实现稳定的金属锂沉积，并将其应用到锂-氧电池中。在此工作中，通过引入不参与锂离子溶剂化的氢氟醚（OTE），在降低体系粘度的同时不影响Li⁺的溶剂化结构及其带来的迁移数提升，以此实现Sand’s time公式中三个输锂参数（c₀，t₊，D）的同步提升。实现了高效可逆的锂沉积行为，大幅提升锂金属在TFSI-IL电解液中的可运行倍率，并将其应用到锂-氧电池中，在维持了低充电过电位的前提下，有效提升了电池的循环稳定性和倍率性能。

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