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锂金属电池因其高能量和功率密度而展现出在能源存储设备中的巨大潜力。然而，锂金属阳极的实施受到低锂可逆性和由于固态电解质界面（SEI）生长和不活跃的锂形成以及枝晶穿透引起的安全问题的阻碍。为了克服这些挑战，先前的研究主要集中在设计电解质以最大化锂可逆性和循环稳定性上。这些改进大多是通过调整溶剂化结构，将阴离子纳入阳离子的初级溶剂化鞘中，以促进富含无机物的SEI形成来实现的。
近日，佐治亚理工学院seung woo lee教授团队提出了一种添加剂工程策略，旨在通过在低浓度四氢呋喃醚基电解质中引入离子添加剂四丁基氟硼酸盐（TBATFB），来增强锂金属电池（LMBs）的电极-电解质界面稳定性。本工作发现，四氟硼酸根阴离子能够最小化腐蚀和锂库存损失，而吸附在阳极表面的体积较大的四丁基铵阳离子则能够实现均匀且紧凑的锂电沉积。这种氟化和抑制枝晶的机制支持了稳定的高电流和高容量操作。本工作的研究结果表明，通过在不改变电解质溶剂化结构的情况下，功能性添加剂能够形成具有增强的电荷传输动力学的坚固界面，特别是稳定的固态电解质界面和正极-电解质界面。设计的电解质在实际测试条件下（N/P比为1.75，E/C比为5.1 g Ah-1），在使用4 mAh cm-2高镍正极的全电池中展示了150个循环后82.4%的容量保持率。本工作的发现表明，传统的低浓度醚基电解质中观察到的低可逆性显著归因于界面不稳定性。这种以简单添加剂引入为中心的化学机械电解质设计，展示了在实际锂金属电池中的潜力，提供了比更复杂的电解质工程方法显著的成本优势，标志着向商业化迈进了一步。
该成果以“Additive engineering strategies for improved interfacial stability in lithium metal batteries”为题发表在《Energy & Environmental Science》期刊，第一作者是Kun Ryu、Kyungbin Lee。
