氮氧阴离子-阳离子协同作用调控锂金属均匀电沉积的机制研究

本文系统研究了硝酸盐（KNO3/NaNO3）和亚硝酸盐（KNO2/NaNO2）作为电解质添加剂对锂金属电池（LMBs）性能的影响，揭示了NO3?通过参与Li+溶剂化形成无机富集SEI（固体电解质界面膜）的机制，而NO2?虽能促进锂均匀沉积但无法构建稳定SEI。研究为高能量密度电池电解质添加剂设计提供了新思路。

　　

Highlight

氮氧键（N─O）阴离子-阳离子协同作用实现锂金属均匀电沉积

Preparation of electrolytes

本研究电解质通过将特定浓度的KNO₂（麦克林，97%）、KNO₃（阿拉丁，99.99%）、NaNO₂（阿拉丁，99.99%）或NaNO₃（阿拉丁，99.99%）添加剂溶解于商用电解质（1M LiTFSI的DOL/DME=1:1体积比混合液）中配制，添加剂浓度梯度为0.01M、0.05M和0.1M。

Performance of different electrolyte additives

对比不同添加剂对锂金属负极电化学性能的影响发现：在1mA/cm²电流密度和1mAh/cm²容量条件下，含NO₃^?的电解质显著提升Li||Cu半电池库仑效率（CE），而NO₂^?虽能通过强吸附作用（对Li⁺和Li(110)晶面）实现均匀锂沉积，却因高反应活性导致SEI稳定性不足。

Conclusion

研究表明，NO₃^?通过适度吸附能参与Li⁺溶剂化并形成无机富集SEI，而NO₂^?的过度反应性阻碍稳定界面构建。阳离子（K⁺/Na⁺）与N─O阴离子的协同效应显著影响Li⁺沉积动力学，为电解质设计提供了新视角。