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
3秒前
4秒前
热舞特完成签到,获得积分10
4秒前
xy完成签到,获得积分10
4秒前
田様应助肯德鸭采纳,获得10
5秒前
大宁完成签到 ,获得积分20
6秒前
7秒前
8秒前
华仔应助清脆映萱采纳,获得10
8秒前
8秒前
9秒前
冷傲白容发布了新的文献求助10
9秒前
成就若颜完成签到,获得积分10
9秒前
WilliamJarvis完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
激昂的梦琪完成签到,获得积分10
11秒前
丘比特应助星星采纳,获得100
11秒前
LEI关闭了LEI文献求助
11秒前
li完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
zmy发布了新的文献求助10
12秒前
冷酷从云发布了新的文献求助30
13秒前
qiqiqiqiqi完成签到 ,获得积分10
14秒前
AW完成签到,获得积分10
14秒前
慕青应助123采纳,获得10
14秒前
Mars完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
16秒前
yoyo完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
呋喃完成签到,获得积分10
18秒前
猕猴桃完成签到,获得积分20
18秒前
CipherSage应助小潘采纳,获得10
19秒前
彭于晏应助皮灵犀采纳,获得10
20秒前
在水一方应助文艺的冬卉采纳,获得10
21秒前
哈基米曼波完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
瑶一瑶发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
Decentring Leadership 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
GMP in Practice: Regulatory Expectations for the Pharmaceutical Industry 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6286574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8105393
关于积分的说明 16952061
捐赠科研通 5351965
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2844232
邀请新用户注册赠送积分活动 1821579
关于科研通互助平台的介绍 1677845