第一，鋰離子在工作發(fā)生電解的時(shí)候，電解液所含的物質(zhì)主要是酯類(lèi)溶劑，它的反應(yīng)活性比較高，很容易被分解，所以用在鋰電池中穩(wěn)定性較差；但是另外一種物質(zhì)醚類(lèi)溶劑，它的穩(wěn)定性相對(duì)較好，同時(shí)還能抑制金屬鋰枝晶的生長(zhǎng)。所以我們可以看出鋰電池中的酯類(lèi)溶劑在反應(yīng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生更多的副作用，使得電池的循環(huán)次數(shù)大大降低，壽命也會(huì)因此也減少。

 

第二，我們知道金屬鋰的性能非常的活潑，還原性也較強(qiáng)，它在沉積的過(guò)程中存在的一種致密度就顯得非常重要，這種物質(zhì)可以很好的減少金屬鋰與電解液的一些接觸面積，同時(shí)也能夠避開(kāi)一些副作用的發(fā)生，從而促進(jìn)循環(huán)壽命的增長(zhǎng)。

 

另外，如果要使得金屬鋰電池有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，以及循環(huán)壽命得到更好的增長(zhǎng)，還可以改善電解液內(nèi)物質(zhì)的構(gòu)成比例，穩(wěn)定性能較強(qiáng)的物質(zhì)比例可以有所上浮，從而改善電池的密度等性能。

 

總而言之，想要提高金屬鋰電池的循環(huán)壽命，不僅僅需要改善電解液里面高濃度的醚類(lèi)溶劑；還要改善金屬鋰本身的一些沉積特性。所以，為了使得循環(huán)壽命更久，續(xù)航里程更長(zhǎng)，金屬鋰電池還是很有必要卷土重來(lái)的。首先，作者選擇LiFSI作為鋰鹽的重要原因是其較LiPF6有著更好的離子電導(dǎo)率性能。如圖1所示，無(wú)論是LiFSI電解液還是LiPF6電解液，其離子電導(dǎo)率都隨著溫度的升高而增加，在0.5-2 M范圍內(nèi)離子電導(dǎo)率隨著濃度的增加呈過(guò)山車(chē)現(xiàn)象。值得注意的是，在同等溫度和濃度條件下，LiFSI電解液始終較LiPF6電解液有著更高的離子電導(dǎo)率，并且在1.5-2 M濃度范圍內(nèi)LiFSI電解液離子電導(dǎo)率的降低趨勢(shì)明顯低于LiPF6電解液。

Li+遷移數(shù)也是衡量電解液的重要參數(shù)之一，其可通過(guò)以下公式計(jì)算得到：

 

式中Iss為穩(wěn)態(tài)電流值，I0為初始電流，?V是施加電壓，R0和Rss分別是極化前后電極電阻。根據(jù)圖2中的結(jié)果可計(jì)算得到LiPF6的Li+遷移數(shù)為0.382，LiFSI的Li+遷移數(shù)為0.495。作者認(rèn)為由于FSI-的離子半徑(95 Å)大于PF6-的離子半徑(69 Å)，使得FSI-移動(dòng)速率偏慢，導(dǎo)致LiFSI中Li+有著相對(duì)更快的移動(dòng)速率。如前所示，Li+傳質(zhì)速率也是影響電池快充能力的重要因素，LiFSI的Li+遷移數(shù)越高意味著使用其作為鋰鹽的電池快充能力越強(qiáng)。

    隨后作者對(duì)比了LiPF6和LiFSI作為電解液鋰鹽在NCM811/石墨電池中的快充表現(xiàn)。如圖3a所示，在1 C充電倍率下使用LiPF6和LiFSI作為電解液鋰鹽的電池達(dá)到4.2 V電壓所用時(shí)間分別為49.5 min和53.1 min。從圖3a到圖3d，可以明顯看到隨著充電倍率的增大，二者達(dá)到4.2 V電壓所用時(shí)間差距不斷增大。如圖3d所示的5 C快充(12 min充電時(shí)間恒定)，LiPF6電池CC階段持續(xù)時(shí)間才4.2 min，而LiFSI電池CC階段持續(xù)時(shí)間可達(dá)到7.4 min。在同等充電時(shí)間條件下，CC階段時(shí)間越長(zhǎng)意味著所充入電池的容量越多，電池的放電容量也相對(duì)越高，圖4所示的充放電曲線驗(yàn)證了以上結(jié)論。因此，使用LiFSI作為電解液鋰鹽可以在同等充電時(shí)間下讓電池獲得更多的容量。