Steric Effect Tuned Ion Solvation Enabling Stable Cycling of High-Voltage Lithium Metal Battery

溶剂化 化学 电解质 位阻效应 法拉第效率 电化学 阳极 离子 锂(药物) 二甲氧基乙烷 碳负离子 电池(电) 阴极 无机化学 物理化学 有机化学 电极 热力学 物理 内分泌学 功率(物理) 医学
作者
Yuelang Chen,Zhiao Yu,Paul E. Rudnicki,Huaxin Gong,Zhuojun Huang,Sang Cheol Kim,Jian‐Cheng Lai,Xian Kong,Jian Qin,Yi Cui,Zhenan Bao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:143 (44): 18703-18713 被引量:541
标识
DOI:10.1021/jacs.1c09006
摘要

1,2-Dimethoxyethane (DME) is a common electrolyte solvent for lithium metal batteries. Various DME-based electrolyte designs have improved long-term cyclability of high-voltage full cells. However, insufficient Coulombic efficiency at the Li anode and poor high-voltage stability remain a challenge for DME electrolytes. Here, we report a molecular design principle that utilizes a steric hindrance effect to tune the solvation structures of Li+ ions. We hypothesized that by substituting the methoxy groups on DME with larger-sized ethoxy groups, the resulting 1,2-diethoxyethane (DEE) should have a weaker solvation ability and consequently more anion-rich inner solvation shells, both of which enhance interfacial stability at the cathode and anode. Experimental and computational evidence indicates such steric-effect-based design leads to an appreciable improvement in electrochemical stability of lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI)/DEE electrolytes. Under stringent full-cell conditions of 4.8 mAh cm-2 NMC811, 50 μm thin Li, and high cutoff voltage at 4.4 V, 4 M LiFSI/DEE enabled 182 cycles until 80% capacity retention while 4 M LiFSI/DME only achieved 94 cycles. This work points out a promising path toward the molecular design of non-fluorinated ether-based electrolyte solvents for practical high-voltage Li metal batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
luzizi完成签到,获得积分10
刚刚
天真依玉完成签到,获得积分10
刚刚
mmy完成签到,获得积分20
1秒前
烂漫映之完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
syx完成签到,获得积分10
1秒前
zcx完成签到,获得积分10
1秒前
skyhh完成签到,获得积分10
1秒前
li074完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
zx完成签到,获得积分10
2秒前
Hello应助龚心茹采纳,获得10
3秒前
CCC完成签到,获得积分10
3秒前
DZ完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
cytheria完成签到 ,获得积分10
3秒前
yn发布了新的文献求助10
3秒前
搞怪蓝发布了新的文献求助10
3秒前
慕青应助强健的难敌采纳,获得10
3秒前
3秒前
kke完成签到,获得积分10
3秒前
屋顶橙子味完成签到,获得积分10
4秒前
syx发布了新的文献求助10
4秒前
充电宝应助liang采纳,获得10
4秒前
旺仔本王完成签到 ,获得积分20
5秒前
xinyi完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
cindy完成签到,获得积分10
6秒前
杨华启应助踏实乌冬面采纳,获得20
6秒前
6秒前
6秒前
王SQ完成签到,获得积分10
6秒前
281911480完成签到,获得积分10
6秒前
yusi完成签到,获得积分10
6秒前
张博雅完成签到,获得积分10
7秒前
candy6663339完成签到,获得积分10
7秒前
cjlumm关注了科研通微信公众号
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
Contemporary Debates in Epistemology (3rd Edition) 1000
International Arbitration Law and Practice 1000
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6159794
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7987960
关于积分的说明 16602496
捐赠科研通 5268201
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2810869
邀请新用户注册赠送积分活动 1791001
关于科研通互助平台的介绍 1658101