锂氧电池用DMA基电解质

锂氧（空气）电池实际应用面临很多限制，如锂枝晶的生长导致电解液的快速消耗和锂的大量损耗，导致库仑效率低和安全问题；又如在充放电过程中产生高活性物种(O₂^-,LiO₂)会攻击正极和电解液生成副产物Li₂CO₃，导致碳正极不稳定，降低了电池的循环寿命。

为解决这些问题，人们想了很多方法，一方面通过人工保护层、电解质添加剂、3D复合电极等手段来解决锂枝晶的问题；另一方面采用非碳材料替代碳材料，以提高电池稳定性。但是锂氧电池缺乏合适的电解质仍然是一个需要克服的挑战。

中科院长春应化所张新波研究员报道了一种新的N，N二甲基乙酰胺（DMA）基电解质，该电解质可通过调节中等浓度下的Li⁺溶剂化结构来有效提高锂氧电池的循环稳定性。同时与高浓度电解液相比，也可提供一种更好的锂金属负极稳定策略。

研究人员选择中盐浓度为3M作为模型体系，设计了三种电解质（1.5M LiNO₃ 1.5M LiTFSi，1M LiNO₃ 2M LiTFSi和0.5M LiNO₃ 2.5M LiTFSi），并以含3 M LiNO₃或3 M LiTFSi的电解质为对照组。实验结果和AIMD模拟表明，在N，N二甲基乙酰胺中使用1 M LiNO₃ 、2 M LiTFSi的优化电解质可以促进LiF和富含LiNxOy的SEI膜的形成，从而保护锂负极避免枝晶生长和腐蚀，并实现更快的传质和电极传输动力学。并且，锂对称电池（1800 h）和锂氧电池（180次循环）在基于DMA的电解质中均具有最佳的循环性能。

这项研究为锂空气电池电解质调节策略注入了新的活力，并为碱性空气电池的开发铺平了道路。相关研究成果以“A Renaissance of N,N-Dimethylacetamide-Based Electrolyte to Promote the Cycling Stability of Li-O2 Batteries”为名发表于《Energy & Environmental Science》杂志上。

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参考文献：X. Zhang, et al, A Renaissance of N,N-Dimethylacetamide-Based Electrolyte to Promote the Cycling Stability of Li-O2 BatteriesEnergy Environ. Sci., 2020.DOI：10.1039/D0EE01897J