锂离子电池（LiB）已成为全球使用最广泛的可充电电池。能源研究人员和材料科学家一直在尝试寻找可用作锂离子电池组件的替代材料，这有可能在不显着增加制造成本的情况下提高电池性能和效率。

迄今为止，石墨由于成本相对较低、重量轻且耐用，已成为最常用的锂电池负极材料。然而，近年来，研究发现了石墨基阳极的有前途的替代品，其中之一是微型合金阳极。

合金阳极基于金属合金可以与锂发生反应的物质，例如硅（Si）、锡（Sn）或铝（Al）。基于这些合金的阳极比石墨阳极具有显着的优势，包括较低的成本和提高电池容量的潜力。

尽管具有潜在的优势，但迄今为止，微型合金阳极已被证明不如石墨阳极可靠。原因之一是它们通常会导致容量快速衰减和库仑效率低，特别是与基于碳酸盐的电解质结合使用时。

过去的研究发现，固体电解质界面（SEI）保护层电池循环过程中在阳极上形成的氧化物与合金的结合过于牢固。这可能会导致 SEI 和合金上出现结构性裂纹，电解液可以通过这些裂纹渗透，在电池充电和放电时形成新的 SEI 层。

迄今为止，在具有微型合金阳极的电池中观察到的由此产生的快速退化限制了它们的广泛使用和商业化。

在一个纸发表于自然能源马里兰大学和罗德岛大学的研究人员推出了一种新型不对称电解质，可以通过微型合金阳极提高 LiB 的性能。

“使用纳米级合金阳极可以提高电池的循环寿命，但也会缩短电池的日历寿命并增加制造成本，”李爱民、王泽一及其同事在论文中写道。

“我们通过开发不对称电解质（无溶剂离子液体和分子溶剂）形成富含LiF的无机SEI，显着提高了微型Si、Al、Sn和Bi负极的循环性能，从而实现了90mAh的μSi||LiNi_0.8锰_0.1钴_0.1氧₂和 70mAh 锂电池_3.75Si||SPAN软包电池（面积容量为4.5mAhcm^Ø2;N/P ≤1.4），可实现 >400 次循环，且容量保持率 >85%。”

研究人员设计并合成了一种新型电解质，与微型合金阳极和高能阴极结合使用时可以表现良好。该电解液基于N-甲基-N（2-甲氧基乙氧基）甲基吡咯烷鎓六氟磷酸盐，缩写为NMEP。

Li、Wang 和他们的同事写道：“不对称电解质设计形成富含 LiF 的界面，使高容量阳极和高能阴极能够实现较长的循环寿命，并为高能锂离子电池提供通用解决方案。”

来评价他们的电解质为了挖掘其潜力，该团队在大型 LiB 软包电池中对其进行了测试。他们的发现非常有前景，因为电池达到了 140 mAh g 以上的高容量^-1200次循环，400次循环后容量保持在85%以上。

研究人员新推出的不对称设计提高了 LiPF 之间的兼容性₆盐（LiB 的关键成分）和具有低还原电位的二甲醚（DME），能够在微型合金阳极上可靠地形成 LiF 界面。

未来，它可以在更广泛的电池上进行测试，这些电池具有不同的性能阳极和阴极组合物，可能有助于下一代电池解决方案的开发。

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