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:567
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
小马甲应助踏实乘云采纳,获得10
1秒前
lqiqivv完成签到,获得积分10
1秒前
wickedzz完成签到,获得积分0
1秒前
顾矜应助会飞的史迪奇采纳,获得10
2秒前
斯文败类应助評評采纳,获得10
2秒前
Lucas应助nano采纳,获得10
2秒前
3秒前
100完成签到,获得积分10
3秒前
小马甲应助小巧晓夏采纳,获得10
3秒前
楼马完成签到 ,获得积分10
3秒前
神勇秋蝶发布了新的文献求助10
3秒前
田様应助午木采纳,获得30
4秒前
liushu发布了新的文献求助10
4秒前
明明如月完成签到,获得积分10
4秒前
orixero应助大方怀亦采纳,获得30
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
Zllu完成签到,获得积分10
5秒前
机智的邹邹完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
Hello应助花花采纳,获得10
6秒前
小马甲应助Sodaz采纳,获得10
6秒前
Clarence发布了新的文献求助10
7秒前
小二郎应助zzpp采纳,获得10
7秒前
传奇3应助xrima采纳,获得10
7秒前
谢昊宸发布了新的文献求助20
8秒前
dangziutiu完成签到 ,获得积分0
8秒前
hhhhhh完成签到,获得积分10
10秒前
共享精神应助yy采纳,获得10
10秒前
万能图书馆应助喆123采纳,获得10
10秒前
玉ER完成签到,获得积分10
10秒前
阿三大啊完成签到,获得积分10
10秒前
YWY应助yy采纳,获得10
10秒前
11秒前
人生若只如初见完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 6524209
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8317167
关于积分的说明 17798495
捐赠科研通 5625943
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2928444
邀请新用户注册赠送积分活动 1905202
关于科研通互助平台的介绍 1765249