Desbloqueando baterias metálicas de lítio de alto desempenho por meio de uma estrutura de solvatação exclusiva projetada por um solvente de éter

As baterias de steel de lítio (LMBs) oferecem densidade de energia teórica excepcional e um potencial de redução ultrabaixo, tornando-as uma das principais candidatas para armazenamento de energia de próxima geração. No entanto, desafios como o crescimento dendrítico do lítio e a instabilidade eletrolítica prejudicam a sua viabilidade comercial, causando declínio da capacidade e riscos de segurança. Este estudo apresenta uma formulação eletrolítica baseada em um sistema de sal único e solvente único de bis (fluorossulfonil) imida de lítio (LiFSI) em éter dietílico de dietilenoglicol (DEGDEE). A principal vantagem deste sistema decorre de uma estrutura de solvatação única com participação de ânions, projetada através do design molecular do solvente DEGDEE. Esta estrutura, particularmente em uma concentração otimizada de 1,75 M de LiFSI em DEGDEE, facilita a formação de camadas protetoras tanto no ânodo quanto no cátodo que estabilizam efetivamente as reações colaterais interfaciais, levando a uma melhoria significativa no ciclo de vida. As células Li||Cu resultantes exibem uma eficiência Coulombic média de ~ 98% a 25 ° C e 60 ° C, e as células simétricas Li || Li demonstram um ciclo ultraestável por mais de 1.500 h com uma polarização mínima de ~ 0,02 V. Quando combinadas com cátodos LiFePO4 práticos, a célula completa atinge uma capacidade específica de 147 mAh g-1 atingindo 85,4% de retenção de capacidade acima de 1.000 ciclos a 25 ° C e 163 mAh g-1 com 95,7% em 200 ciclos a 60 ° C, tudo isso mantendo uma alta eficiência (99,8%) a 1,0 C. Este trabalho demonstra que a engenharia da estrutura de solvatação de Li + por meio do design racional do solvente fornece uma estratégia poderosa para a criação de interfaces altamente estáveis, avançando os LMBs em direção ao armazenamento de energia prático e de alto desempenho.