新型自清洁盐分子可提高锂金属电池性能

锂金属电池采用锂金属基负极，可以为电动汽车和电子设备提供动力。但是，这样的电池大多使用碳酸盐基电解质，容易导致锂负极腐蚀，引起枝晶大量生长，使电池的循环寿命缩短。

据外媒报道，清华大学等中国院校的研究人员设计了一种具有类醚分子几何形状的新型不对称锂盐LiFEA，可以提高锂金属电池的性能。这种盐具有自清洁机制，可以清理固态电解质界面层（SEI），这是一种随着电解质分解而在锂基负极表面形成的保护层。

研究人员Kai Liu表示：“锂金属电池具有高能量密度，被视为新一代电池。然而，在传统碳酸盐电解质中，锂金属电极上会形成富含有机物的固体电解质界面层，无法钝化电极表面以防止锂腐蚀，使电池的寿命、功率和安全性严重受限。这项研究设计了一种新型锂盐分子，具有创新自清洁功能，可以从界面中去除有机成分，从而使碳酸盐电解质实现高功率和长寿命性能。”

在这项研究中，研究人员开发的新型锂盐LiFEA具有特有的假冠、类醚和折叠分子几何形状。这种独特的几何形状，有助于促进形成富含无机材料的SEI，使其与锂金属负极高度兼容。

该团队用乙二醇基链取代常用锂盐的特定成分而合成该盐。在最初的测试中，研究人员发现，将这种盐添加到电解质中，可以促进起初形成的SEI溶解，使其速度加快三倍。

光谱测量表明，这种盐可以促进SEI“自清洁”，从而减缓负极腐蚀和枝晶生长。该团队发现，这可以大幅提高锂金属电池的性能，包括功率密度和循环稳定性。Liu表示：“这种新型锂盐设计可以自折叠形成独特的二级结构，使电池界面具有全新的自清洁机制，大大提高了电池性能。”

研究人员将这种新型锂盐用于电池电芯，结果发现它们的性能非常好。具体而言，310 Wh kg−1的软包电池，在6.59 mA cm−2的放电电流密度下，可以实现大约410 W kg -1的功率密度。此外，在快速循环条件下（充电：1.46 mA cm - 2，放电：3.66 mA cm - 2），经过100次循环后，这些电池可以保持81%的容量。

这项研究可能有助于制造快速循环和高能锂金属电池，以用于电动汽车等。Liu表示：“未来的电动汽车可能充电更快、加速更快，而且续航更长。”