摘要：近日，Nature在线发表了华南理工大学丘勇才教授、严克友教授、中科院物理所李泓研究员、浙江工业大学陶新永教授和北京航空航天大学郭林教授课题组的研究论文，题目为「Li₂ZrF₆-based electrolytes for durable lithium me

近日，Nature在线发表了华南理工大学丘勇才教授、严克友教授、中科院物理所李泓研究员、浙江工业大学陶新永教授和北京航空航天大学郭林教授课题组的研究论文，题目为「Li₂ZrF₆-based electrolytes for durable lithium metal batteries」，论文的第一作者为Qingshuai Xu、Tan Li和Zhijin Ju。

锂（Li）金属电池（LMBs）是一种很有前途的高能量密度可充电电池。然而，高活性锂与非水电解质反应形成的锂枝晶会导致安全性问题和快速的容量衰减。开发可靠的固体-电解质界面（SEI）对于实现高速率和长寿命的LMBs至关重要，但在技术上仍然具有挑战性。

在此研究中，作者证明在含有商用LiPF₆的LMBs碳酸盐电解质中添加过量的m-Li₂ZrF₆（单斜）纳米颗粒有助于在施加电压的驱动下将大量的ZrF₆²⁻离子释放到电解质中，转化为t-Li₂ZrF₆（三角），并在原位形成具有高锂离子电导率的稳定固体-电解质界面。计算和低温透射电子显微镜研究表明，富t-Li₂ZrF₆固体-电解质界面的原位形成显著增强了Li离子的转移，抑制了Li枝晶的生长。结果表明，采用LiFePO₄阴极（面积负载，1.8/2.2 mAh cm⁻²）、三维锂碳阳极（50 µm厚的Li）和Li₂ZrF₆基电解质组装的LMBs在3000次循环（1C/2C倍率）后显示出极大的循环稳定性和高容量保持率（>80.0%）。这一成就代表了领先的性能，因此在实际的高速率条件下，为耐用的LMBs提供了可靠的Li₂ZrF₆基电解质。

图1 | 富t-Li₂ZrF₆ SEI的理论基础。

图2 | 富t-Li₂ZrF₆ SEI的表征。

图3 | Li-C|LiFePO₄电池的电化学性能。

图4 | m-Li₂ZrF₆纳米颗粒的作用机理。

论文链接：

Xu, Q., Li, T., Ju, Z. et al. Li2ZrF6-based electrolytes for durable lithium metal batteries. Nature, 2025, 637, 339–346. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08294-z

--科研任我行

来源：Future远见