用于高压和无枝晶锂金属电池的Janus分子乙醚电解质

背景：随着电动汽车和可再生能源储能系统的发展，传统锂离子电池在能量密度和安全性上面临挑战。锂金属负极虽具有高理论容量和低电位优势，但存在枝晶生长、库仑效率低和界面副反应等问题，尤其是在高电压下。醚类电解液与锂金属兼容性好但高压稳定性不足，而碳酸酯类电解液则相反。研究目的：为解决醚类电解液高压稳定性与锂金属兼容性难以兼顾的问题，本研究提出使用氰尿酸（CA）作为Janus分子添加剂，利用其酮-烯醇互变异构特性，旨在同时稳定锂金属负极和高压正极（如NCM811）界面，实现高压、无枝晶的锂金属电池。结论：实验表明，添加痕量CA的醚类电解液（以THF为溶剂）能显著提升电化学性能。CA的酮式在负极促进形成稳定SEI层，抑制枝晶；烯醇式在正极形成稳定CEI层，抑制电解液分解。优化后的电解液使Li||NCM811电池在4.3 V下循环200次后容量保持率超过81.3%，平均库仑效率达99.23%。该策略为设计高性能锂金属电池电解液提供了新视角。