图 1. a) 在对称电池中，基础电解质（不含添加剂）和基础电解质 + 1 wt.% LiBF4 在 3 - 5 V 之间循环的电解质稳定性测试。b) 以CC-充电容量、DC-放电容量和CE-库仑效率表示的LNMO在基电解液中的循环次数与容量轮廓图；不含添加剂、0.5 wt.% LiBF4、1 wt.% LiBF4、1.5 wt.% LiBF4和1 wt.% LiBF4。c) 碱电解质（不含添加剂）和碱电解质 + 1 wt.% LiBF4 的 LNMO 阴极在 3-5 V 范围内的循环伏安图，扫描速率为 0.1 mV s-1。d) 碱电解质（不含添加剂）和碱电解质 + 1 wt.% LiBF4 的 LNMO 阴极在 0.1 C 条件下（第 5 个循环）的电压与充放电容量曲线。e) 碱性电解质（不含添加剂）和碱性电解质 + 1 wt.% LiBF4 在 0.1 C（第 50 个循环）时 LNMO 阴极的电压与充放电容量曲线。f) 碱性电解质（不含添加剂）和碱性电解质 + 1 wt.% LiBF4 中的 LNMO 在第 1 个循环和 g) 第 50 个循环后的电荷转移电阻比较。h) 在 3.5 - 4.9 V 的工作电压下，LNMO 在基础电解液 + 1 wt.% LiBF4 中以不同的 C 速率进行的速率能力测试。i) 在 3.5 - 4.9 V 的工作电压下，LNMO 在基础电解液、基础电解液 + 1 wt.% LiBF4 和基础电解液 + 1 wt.% LiBF4中以 1 C 的电流速率进行的长期循环性能。
图 3. a) 电解质中分子和离子的 HOMO-LUMO。b,c) 不含 LiBF4 和 d,e) 含有 LiBF4 的电解质中 Li+ 与溶剂和盐分子的 RDFs 和积分 RDFs。
该研究展示了基于 LNMO 的高能量和高电压锂金属电池的发展。研究采用阴离子添加剂工程电解质系统，在基础电解质中加入四氟硼酸锂（LiBF4），稳定了 LNMO 阴极和锂金属阳极。实验结果显示，添加 LiBF4 的电池与不添加 LiBF4 的电池相比，极化更低，循环行为更稳定。分析发现，添加 LiBF4 后，电解质会分解，形成不稳定的超厚界面，导致电池过电位显著增加。通过 DFT 和 MD 模拟，证实改性电解质系统更容易氧化 BF4，并促进形成稳定的界面。实验结果显示使用 LiBF4 改性电解质的 LNMO/Li 电池具有优异的容量保持率和循环寿命，提高了性能并防止腐蚀和降解。这项研究为在锂金属电池中使用低成本、环保的无钴和锰基正极材料铺平了道路。
A. Ahuja,
DOI: 10.1002/adfm.202416634
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