Low melting alkali-based molten salt electrolytes for solvent-free lithium-metal batteries

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作者
Minh Canh Vu,Priyadarshini Mirmira,Reginaldo Gomes,Peiyuan Ma,Emily S. Doyle,Hrishikesh S. Srinivasan,Chibueze V. Amanchukwu
出处
期刊:Matter [Elsevier]
卷期号:6 (12): 4357-4375 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.matt.2023.10.017
摘要

Summary

Developing advanced electrolytes is indispensable for next-generation lithium-metal batteries (LMBs). Unfortunately, the best electrolytes to date are volatile flammable liquids, which pose safety hazards, or solid-state inorganics, which have poor mechanical properties and resistive electrode/electrolyte interfaces. In this study, we report solvent-free inorganic molten salts—mixtures of alkali-based bis(fluorosulfonyl)amide salts—as electrolytes for LMBs that combine the nonvolatility and safety of solids with the improved electrode/electrolyte interfaces and conductivity of liquids. Li0.3K0.35Cs0.35FSA ternary molten salts with a low melting transition of ∼45°C show higher conductivities and higher oxidative stabilities, support higher current densities, and have improved cycling compared to nonvolatile ionic liquids and solid-state polymer and inorganic conductors. They show excellent compatibility with both Li metal anodes (Coulombic efficiency ∼99.8%) and high-voltage cathodes (no oxidation up to 6 V) without corrosion of the aluminum current collector. Solvent-free molten salt electrolytes provide a new class of electrolytes for a wide range of next-generation battery chemistries.

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