Tuning the Li+ Solvation Structure by a “Bulky Coordinating” Strategy Enables Nonflammable Electrolyte for Ultrahigh Voltage Lithium Metal Batteries

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作者
Yang Lu,Weili Zhang,Shengzhou Liu,Qingbin Cao,Shuaishuai Yan,Hao Liu,Wenhui Hou,Pan Zhou,Xuan Song,Yu Ou,Yong Li,Kai Liu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (10): 9586-9599 被引量:65
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c02948
摘要

In battery electrolyte design principles, tuning Li+ solvation structure is an effective way to connect electrolyte chemistry with interfacial chemistry. Although recent proposed solvation tuning strategies are able to improve battery cyclability, a comprehensive strategy for electrolyte design remains imperative. Here, we report a solvation tuning strategy by utilizing molecular steric effect to create a "bulky coordinating" structure. Based on this strategy, the designed electrolyte generates an inorganic-rich solid electrolyte interphase (SEI) and cathode-electrolyte interphase (CEI), leading to excellent compatibility with both Li metal anodes and high-voltage cathodes. Under an ultrahigh voltage of 4.6 V, Li/NMC811 full-cells (N/P = 2.0) hold an 84.1% capacity retention over 150 cycles and industrial Li/NMC811 pouch cells realize an energy density of 495 Wh kg-1. This study provides innovative insights into Li+ solvation tuning for electrolyte engineering and offers a promising path toward developing high-energy Li metal batteries.
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