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Solvation Structure-Tunable Phase Change Electrolyte for Stable Lithium Metal Batteries
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-10-05 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01919 Hongfei Xu 1 , Riming Hu 1 , Huibo Yan 1 , Bixuan Li 1 , Zhenjiang Cao 1 , Zhiguo Du 1 , Yongji Gong 1 , Shubin Yang 1 , Bin Li 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-10-05 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01919 Hongfei Xu 1 , Riming Hu 1 , Huibo Yan 1 , Bixuan Li 1 , Zhenjiang Cao 1 , Zhiguo Du 1 , Yongji Gong 1 , Shubin Yang 1 , Bin Li 1
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Li+ solvation structure (LSS) is considered to be the decisive factor in determining the electrochemical performance of lithium metal batteries. Herein, we propose a phase change electrolyte (PCE) whose LSS can be in operando regulated by changing the physical state of the electrolyte. The primary solvent of a PCE is dimethyl dodecanedioate (DDCA), which stands out among a series of solvents, exhibiting excellent comprehensive performance. The PCE shows high ionic conductivity, lithium transference number, and a wide electrochemical stability window in the solid and liquid states. Moreover, the LSS of the obtained PCE can reversibly transform between the solvent-separated ion pair (SSIP) and contact ion pair (CIP) structure according to its physical state. This characteristic enables PCE to outperform conventional liquid electrolytes in suppressing lithium dendrite growth and dissolution of active anodic materials, especially at varying temperatures. The assembled Li-LiMn2O4 full cells display outstanding electrochemical performance, high Coulombic efficiency, and capacity retention.
中文翻译：
用于稳定锂金属电池的溶剂化结构可调相变电解质
李+溶剂化结构（LSS）被认为是决定锂金属电池电化学性能的决定性因素。在此，我们提出了一种相变电解质（PCE），其 LSS 可以通过改变电解质的物理状态来进行操作调节。PCE的主要溶剂是十二烷二酸二甲酯（DDCA），在一系列溶剂中脱颖而出，具有优异的综合性能。PCE在固态和液态下表现出高离子电导率、锂迁移数和宽电化学稳定性窗口。此外，所得PCE的LSS可以根据其物理状态在溶剂分离离子对（SSIP）和接触离子对（CIP）结构之间进行可逆转换。这一特性使 PCE 在抑制活性阳极材料的锂枝晶生长和溶解方面优于传统的液体电解质，尤其是在不同的温度下。组装的 Li-LiMn2 O 4全电池具有出色的电化学性能、高库仑效率和容量保持能力。
更新日期：2022-10-05
中文翻译：
用于稳定锂金属电池的溶剂化结构可调相变电解质
李+溶剂化结构（LSS）被认为是决定锂金属电池电化学性能的决定性因素。在此，我们提出了一种相变电解质（PCE），其 LSS 可以通过改变电解质的物理状态来进行操作调节。PCE的主要溶剂是十二烷二酸二甲酯（DDCA），在一系列溶剂中脱颖而出，具有优异的综合性能。PCE在固态和液态下表现出高离子电导率、锂迁移数和宽电化学稳定性窗口。此外，所得PCE的LSS可以根据其物理状态在溶剂分离离子对（SSIP）和接触离子对（CIP）结构之间进行可逆转换。这一特性使 PCE 在抑制活性阳极材料的锂枝晶生长和溶解方面优于传统的液体电解质，尤其是在不同的温度下。组装的 Li-LiMn2 O 4全电池具有出色的电化学性能、高库仑效率和容量保持能力。
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