锂金属负极(LMAs)拥有高理论比容量(3857 mAh g-1)和低还原电位(-3.04 V),这对于下一代电池来说具有很大的潜力。当LMAs应用于高压正极时,锂金属电池(LMBs)可以实现接近500 Wh kg-1的能量密度,满足能源存储市场日益增长的需求。然而,LMAs与传统碳酸盐和醚基电解质的高反应性导致了富含有机物的固体电解质界面(SEI)形成。由于其固有的不稳定性,富含有机物的SEI通常是不均匀和脆弱的,无法承受循环过程中显著的体积变化和锂枝晶的非均匀生长。由于界面锂离子电荷转移动力学缓慢,SEI内的传输速率会降低,这些问题在低温下加剧。因此,制定有效的策略来稳定SEI并抑制低温下枝晶的生长对于LMBs的实际应用至关重要。
近日,广西大学刘美男教授在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“High Ionic Conductive Interface Enabled by a Novel Nitrate-Ionic Liquid Additive for Low-Temperature Cycling of Lithium Metal Batteries”的文章。该文章分析了LiF作为界面设计的有效成分存在的一些不足,制备了一种先进的[Li(15-C-5)]NO3功能添加剂,以生成富含Li3N的SEI层,该界面不但拥有高离子电导能力和低锂离子扩散能垒,还有效阻隔了电极与电解液在苛刻条件下(高倍率、高压、低温)的副反应,从而实现高速率、高压和低温LMBs,助推金属锂电池的实际应用。