Jingrong Ning, Kaijia Duan, Kai Wang, Jianwen Liu*, Shiquan Wang*, Jiujun Zhang*, Boosting practical high voltage lithium metal batteries by butyronitrile in ether electrolytes via coordination, hydrolysis of CN and relatively mild concentration strategy, J. Energy Chem., 2022, 67, 290-299. (IF: 9.676)
目前，醚类溶剂一直被认为是锂电池电解液中与金属锂最相容的有机溶剂。然而，醚类溶剂在高压（大于4.0 V）下不稳定，且容易与富镍高压正极材料发生副反应。本研究设计并制造了一种新型的乙二醇二甲醚（DME）和丁腈（BN）混合溶剂双溶剂电解液，用于Li/LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2基锂金属电池。当充电至4.3 V高电压时，电池在这种最佳电解液中循环使用，在0.2 C 和-10 °C条件下循环 150次后，容量可保持在 133.7 mAh/g，保持率为 88.84%；在长期循环中，电池也表现出卓越的循环性能，在1 C 和-10 °C条件下循环500次后，容量可保持在约112.0 mAh/g。BN具有很强的抗氧化性和很高的导电性，可以抑制醚类溶剂在高电压下的分解，有效改善电池的低温性能。此外，BN分子中的氰基（-C≡N）与高价金属离子有很强的配位能力，可以掩蔽阴极上的活性离子，从而减少电解液对阴极材料的腐蚀。此外，氰基还能参与水解，去除电解液中的微量水和酸性副产物（如HF）。因此，丁腈对醚类溶剂的增效作用可为提高高压金属锂电池的性能提供一种可行的策略，从而实现实际工业化。
