Modification of Nitrate Ion Enables Stable Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries

电解质 硝酸锂 锂(药物) 化学 化学工程 硝酸异山梨酯 无机化学 材料科学 离子 有机化学 电极 离子键合 物理化学 医学 内科学 工程类 内分泌学
作者
Li‐Peng Hou,Nan Yao,Jin Xie,Peng Shi,Shu‐Yu Sun,Chengbin Jin,Cheng‐Meng Chen,Quanbing Liu,Bo‐Quan Li,Xue‐Qiang Zhang,Qiang Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (20) 被引量:154
标识
DOI:10.1002/anie.202201406
摘要

The lifespan of high-energy-density lithium metal batteries (LMBs) is hindered by heterogeneous solid electrolyte interphase (SEI). The rational design of electrolytes is strongly considered to obtain uniform SEI in working batteries. Herein, a modification of nitrate ion (NO3- ) is proposed and validated to improve the homogeneity of the SEI in practical LMBs. NO3- is connected to an ether-based moiety to form isosorbide dinitrate (ISDN) to break the resonance structure of NO3- and improve the reducibility. The decomposition of non-resonant -NO3 in ISDN enriches SEI with abundant LiNx Oy and induces uniform lithium deposition. Lithium-sulfur batteries with ISDN additives deliver a capacity retention of 83.7 % for 100 cycles compared with rapid decay with LiNO3 after 55 cycles. Moreover, lithium-sulfur pouch cells with ISDN additives provide a specific energy of 319 Wh kg-1 and undergo 20 cycles. This work provides a realistic reference in designing additives to modify the SEI for stabilizing LMBs.
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