金属锂负极溶剂化结构调控的研究进展 高等学校化学学报    2023, 44 (5): 20220721-.   DOI:10.7503/cjcu20220721

Fig.1 Schematics of solvation structures of the three electrolytes(conventional dilute electrolyte, concentrated electrolyte and diluted concentrated electrolyte)(A) ^{[ 56]} and diverse SEI derived from different solvation structures: SSIP(B), CIP(C), AGG(D)
（A） Copyright 2019， Springer Nature.

正文中引用本图/表的段落

调控溶剂化结构本质上是要调节不同的阴离子和溶剂基团与锂离子的竞争配位. 根据不同锂 盐、 溶剂与锂离子的竞争相互作用， 锂离子溶剂化结构常分为三类 ［ 55］： 溶剂分离的离子对（Solvent- separated ion pair， SSIP）、 接触离子对（Contact ion pair， CIP）以及离子聚集体（Aggregate， AGG） ［ 图1（A）］ ［ 56］. 在SSIP中， 阴离子不参与溶剂化， 锂离子完全被溶剂配位， 溶剂分子在电极界面分解形成富含有机物的SEI［ 图1（B）］； 在CIP中， 锂离子与一个阴离子和若干溶剂配位形成溶剂化结构， 由此形成的SEI无机组分多且呈马赛克结构镶嵌于有机组分中［ 图1（C）］； 在AGG中， 多个阴离子、 阳离子相互作用， 形成交联网络， 产生的SEI以无机组分为主［ 图1（D）］. 溶剂参与锂离子溶剂化的能力取决于其介电常数以及给体数（Gutmann donor number， DN） ［ 57］. 介电常数影响溶剂化离子间静电相互作用， 介电常数较高的溶剂可减弱阴阳离子间库仑力， 促进盐溶解. DN与溶剂和路易斯酸反应的标准焓相关， 可用来衡量溶剂与离子的相互作用能力. 高DN溶剂与锂离子之间具有更强的相互作用. 此外， 电解液浓度也将显著影响锂离子溶剂化结构. 随着盐浓度升高， 自由溶剂的含量降低， 将促进更多的阴离子参与锂离子溶剂化层.

本文的其它图/表

• Fig.2  Schematic of the effect of FEC additives on a Li metal anode(A) ^{[ 63]}, the calculated total coordination number for Li ⁺ in LiPF₆ in EC with 0, 5%, 10% FEC(B), the representative solvation structures taken from molecular dynamics(MD) simulation snapshots of 1 mol/L LiPF₆ in EC(C) and 1 mol/L LiPF₆ in EC with 10% FEC(D) ^{[ 64]}, snapshots of the MD simulation boxes of LiFSI/LiNO₃ and LiFSI electrolyte(top panel), schematics of the solvation structure of Li ions in corresponding electrolyte(bottom panel)(E) ^{[ 65]} and schematic illustration of the EDL principle in screening reactants to preferentially construct the SEI(F) ^{[ 60]}（A） Copyright 2017， John Wiley and Sons； （B—D） Copyright 2019， Elsevier； （E） Copyright 2019， American Chemical Society； （F） Copyright 2021， John Wiley and Sons.
• Fig.3  Radial distribution functions of Li⁃O_DMC and Li⁃O_BTFE pairs(A) ^{[ 75]}, three⁃dimensional solvation structures in LHCE formulations with different diluent content(B) ^{[ 76]}, radial distribution of LHCE with BTFEC and schematic illustration of the radial distribution of LHCE(C) ^{[ 78]} and the solvent diagram with regard to relative binding energy towards Li ⁺ and dielectric constant(D) ^{[ 79]}（A） Copyright 2018， John Wiley and Sons； （B） Copyright 2020， American Chemical Society； （C） Copyright 2021， National Academy of Sciences； （D） Copyright 2021， John Wiley and Sons.
• Fig.4  Solvation structures in conventional electrolyte, superconcentrated electrolyte(SCE), localized superconcentrated electrolyte(LSCE), and weakly solvating electrolyte(WSE)(A) ^{[ 57]}, solvation structure of 1 mol/L LiFSI/DME, 1 mol/L LiFSI/DMB and 1 mol/L LiFSI/FDMB given by MD simulations and the corresponding average ratio of solvation bindings from FSI ^- anions to those from solvents in the solvation sheath(B) ^{[ 85]}, proposed desolvation mechanisms and corresponding Li ⁺ binding energies obtained from quantum chemistry simulations in 1 mol/L LiFSI DOL/DME and 1 mol/L LiFSI DEE(C) ^{[ 90]} and statistical results of anion⁃solvent number in the first solvent sheath of Li ⁺ in 1.5 mol/L LiFSI DMMS electrolyte(D) ^{[ 91]}（A） Copyright 2020， John Wiley and Sons； （B） Copyright 2020， Springer Nature； （C） Copyright 2021， Springer Nature； （D） Copyright 2022， the Royal Society of Chemistry.
• Fig.5  Schematic illustration of the Li⁃metal electrode with pristine electrolyte or MOF⁃modified electrolyte(A) ^{[ 100]}, the configuration for the unique electrolyte achieved inside MOF channels(B) ^{[ 101]}, inactive “frozen⁃like” solvents, de⁃solvated lithium ions and crystal⁃like lithium salt solute within MOF channel(C) ^{[ 102]} and new application of recyclable and low⁃cost molecular sieves in lithium⁃ion battery/lithium⁃metal battery system(D) ^{[ 105]}（A） Copyright 2018， Elsevier； （B） Copyright 2020， the Royal Society of Chemistry； （C） Copyright 2020， Elsevier； （D） Copyright 2021， John Wiley and Sons.
• Fig.6  Schematic illustration of anion⁃induced SEI layer formation on PAN Li stabilizing Li surface during the cycling(A), electrostatic potential maps of PAN and EC and schematic illustration of dipole⁃dipole interaction between C≡N and C=O groups of PAN and EC(B) ^{[ 112]}, schematic illustration of Li ⁺ transport model in the S⁃LHCE(C) ^{[ 113]} and schematic illustration of solvation model in liquid electrolyte and solid⁃like electrolyte with Si₂O(D) ^{[ 114]}（A， B） Copyright 2019， the Royal Society of Chemistry； （C） Copyright 2022， the Royal Society of Chemistry； （D） Copyright 2022， John Wiley and Sons.