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
Gary发布了新的文献求助10
2秒前
爆米花应助元66666采纳,获得10
2秒前
万能图书馆应助Delight采纳,获得10
2秒前
wanci应助ccob采纳,获得10
4秒前
醉熏的问夏完成签到 ,获得积分10
6秒前
傻子完成签到,获得积分10
6秒前
李付敏完成签到 ,获得积分10
7秒前
嘉心糖应助qqq采纳,获得30
8秒前
nicolight发布了新的文献求助10
8秒前
14秒前
科研通AI6.3应助Gary采纳,获得10
15秒前
雪白飞薇完成签到,获得积分20
16秒前
17秒前
bucai完成签到 ,获得积分10
19秒前
幸福的乐巧完成签到,获得积分10
20秒前
小二郎应助12334采纳,获得10
23秒前
勤恳的仙人掌完成签到 ,获得积分10
23秒前
Delight发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
25秒前
mm完成签到,获得积分10
26秒前
脑洞疼应助悦耳的海燕采纳,获得10
27秒前
大力的银耳汤完成签到,获得积分10
27秒前
损依乐完成签到 ,获得积分10
27秒前
传奇3应助HHadiii采纳,获得10
27秒前
酷酷柚子完成签到,获得积分10
28秒前
玖_9发布了新的文献求助10
29秒前
赘婿应助mm采纳,获得10
30秒前
30秒前
31秒前
CodeCraft应助爱听歌孤风采纳,获得10
33秒前
33秒前
无花果应助moon采纳,获得10
33秒前
bbible完成签到 ,获得积分10
34秒前
35秒前
2052669099发布了新的文献求助30
36秒前
12334发布了新的文献求助10
37秒前
37秒前
38秒前
暖心人士完成签到 ,获得积分10
39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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
信任代码:AI 时代的传播重构 450
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 6357612
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8172194
关于积分的说明 17207354
捐赠科研通 5413203
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864954
邀请新用户注册赠送积分活动 1842445
关于科研通互助平台的介绍 1690566