在极端条件下运行的锂金属电池，受制于缓慢的去溶剂化desolvation过程，以及电极-电解质界面稳定性。然而，在分子水平上， 界面interphasial（注：电极和电解质之间独立相）化学的不明确理解，阻碍了合理界面相interphase 设计。
今日，清华大学化学工程系Yang Lu, Qingbin Cao, Weili Zhang，刘凯Kai Liu等，在Nature Energy上发文，设计并合成了一系列具有独特氧化性的亚磺酰亚胺盐，双（三氟甲烷亚磺酰基）亚胺锂lithium bis(trifluoromethanesulfinyl)imide (LiBSTFSI) 和（三氟甲烷亚磺酰基）（三氟甲烷磺酰基）亚胺锂lithium (trifluoromethanesulfinyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiSTFSI)。分子结构和界面interphasial化学联系起来。通过不对称LiSTFSI引发了阴离子电聚合，建立了双层正极-电解质界面catholde–electrolyte interphase (CEI) ，其中LiF占主导地位，内部覆盖着带负电荷的无机聚合物。LiSTFSI衍生的正极-电解质界面CEI，实现了优异的力学稳定性和加速Li+去溶剂化，这有助于在超高速率和超低温条件下的稳定循环和优异能量和功率密度。474WHkg−1的工业袋装电池，在30°C时，实现了5,080Wkg−1极高功率密度，在−20°C（382 Wh kg−1, 3,590 W kg−1）和−40°C（321 Wh kg−1, 1,517 W kg−1）时，实现了极低的低温能量和功率密度。![]()
Breaking the molecular symmetricity of sulfonimide anions for high-performance lithium metal batteries under extreme cycling conditions. 在极端循环条件下，高性能锂金属电池中磺酰亚胺阴离子的分子对称性破缺。![]()
图1: LiBSTFSI和LiSTFSI设计方案和原理。
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图2: TFSI−, STFSI− 和 BSTFSI−阴离子的物理化学和电化学性质。
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图3: 具有不同锂盐添加剂的醚基电解质的电化学性能和表征。
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图4: 循环NMC811阴极和正极-电解质界面catholde–electrolyte interphase，CEI的结构和成分特征。
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图5: 界面化学的实验和理论研究。
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图6: LiSTFSI衍生的CEI的形成机制和结构演变。
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图7: LiSTFSI衍生的CEI中无机聚合物的力学性能。
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图8: LiSTFSI衍生的CEI，实现了极端条件下的Li/NMC811电池性能。
Lu, Y., Cao, Q., Zhang, W. et al. Breaking the molecular symmetricity of sulfonimide anions for high-performance lithium metal batteries under extreme cycling conditions. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01679-4https://www.nature.com/articles/s41560-024-01679-4声明：仅代表译者观点，如有不科学之处，请在下方留言指正！
