最近、米国の太平洋岸北西部国立研究所PNNLはPNNLは、高性能バッテリーの電解質リチウム金属を開発した報告書によると、リチウム金属が7倍以上のバッテリ寿命、PNNL表現を増加させることができる、その公式サイト重いメッセージに掲載しましたバッテリーパックの特定のエネルギーは500Wh / kgのに到達するように、高い信頼性、長寿命、低コストのリチウム金属電池、特定のエネルギーのリチウムイオン電池3倍以上の電流を開発するために設計された「Battery500コンソーシアム」プログラムの下でのプロジェクト、しかし、多くの国内メディアは、「PNNLは電池寿命を7倍に伸ばした電解液を開発し、リチウム金属電池は一度も言及していない」と解釈しています。
リチウム電極と3860mAh / gの理論比容量（標準水素電極対）だけ電位-3.04Vは、理想的な負電極材料であり、リチウム金属負極が、致命的な欠陥があるが、 - 金属リチウムデンドライトのため様々な解決策が提案されているリチウムデンドライトの問題の解決策は、電解質は、例えば、電解液中にいくつかのF含有化合物を添加することにより、共通の最適化方法である、（C2H5）4NF（HF）4、フッ素化エチレンカーボネート他の金属Liが大幅SEI膜表面の安定性を向上させることができ、リチウム塩の高濃度は、また、非常に有効な方法であることが証明され、例えば、のLiTFSI電解質の高い濃度が有意にリチウムSバッテリーリチウムデンドライトの成長を阻害することができます。高濃度電解質は、金属Liアノードの性能を改善するのに有益であるが、電解質粘度の増加、イオン伝導度の低下、および電解質コストの増加などの悪影響も有する。
最近、米国の太平洋岸北西部国立研究所PNNLのShuru Chenらは、部分的な希釈液は、電解液中に高濃度で電気化学的に安定な希釈剤の一部に加え、提案、電解質塩は、リチウムを溶解しませんこれらの希釈剤のうち、しかし、電解液中の溶媒の高濃度が、希釈剤と相溶することができ、電解質は「希釈」は局所的に局在した高濃度領域と低濃度領域を形成し、それによって高濃度を保持すること電解質の優れた特性の場合、高濃度の問題を解決するための電解質。この概念の指導の下、Shuruチェンと安定な金属4V Liアノードとカソードのシステムで動作するように設計された他の電解質、良いですリチウムデンドライトの負極の増殖を阻害する、金属のLi / NCM111のサイクル寿命が大幅に金属Li電池の有用性を向上させる、電池を7回以上を増強します。
5.5M LiFSIを/ DMC電解質溶液のビス（2,2,2-トリフルオロエチル）エーテル（BTFE）を用いShuruチェン実験は、部分的に希釈LiFSIを異なる電解質濃度を得るために希釈した。画像は、異なる電解を示します液体バッテリーのリチウム/ Cuの比較チャートクーロン効率は、図のクーロン効率1.2M LiFSIを/ DMC電解質溶液から分かる濃度はクーロン効率LiFSIを5.5Mを増加させる場合は、わずか約9％で非常に低い、電池直ちにそれは、負極の性能を高めるために金属リチウムLiFSIを電解質溶液の高い濃度を示し、99.2％に増加しても、依然として2.5M及びLiFSIを1.2Mまでの濃度を減少させるために、部分BTFEで電解質に添加有意な効果を有しています電解液は、有意な効果を有するクーロン効率を高めるローカルリチウムデンドライトの成長を阻害するために希釈されたことを示し、高いクーロン効率を維持するために（それぞれ、99.5％を、そして99.2％に達することができる）可能。
異なるグラフの下の電解質の循環後のSEM写真電極（図A、Eは、従来の電解質LiPF 6を、図のB、Fが1.2MLiFSI / DMC、図のcは、5.5M LiFSIを/ DMC電解図Dのgであります、h）は1.2M LiFSIを/ DMC-BTFE溶液である、我々は、電解液及びLiFSIを金属Liが緩い示し、多孔質状態で従来の1.2MのLiPF 6の電解質の図から、分岐のLiと共に見ることができます結晶成長、私たちは主のLiを観察することができる部分的希釈電解質・電極1.2M LiFSIを/ DMC-BTFEは、電極の断面からのNOのLiデンドライト成長と、約5um粒子の直径に達する我々異なる電解質はまた、1.2M LiFSIを/ DMC-BTFE電解質中の金属のLi、電極厚さに負の影響を見ることができるローカルことを示し、電解液中の他のLi金属アノード（同じ面密度）よりも著しく低いですそれによって、副作用の発生率を減少させる、緻密な構造を形成することができる電解質、Li金属負極を希釈し、サイクル寿命及びクーロン効率を向上させます。
高電圧システムでの電解液の安定性を確認するために、負極、NMC111正極材料（2mAh / cm 2で、4.3V）以下産完全細胞としてShuruチェンLi金属が異なるの電解液を使用して完全な細胞を示します我々は、図1Cの下、充放電レートを見ることができる。図から電気化学的性能は、従来の電解質電池は、偏光の急激な増加を有し、寿命の低下が急速に（100サイクル現象をドロップ、容量維持率は40％でした）。5.5M LiFSIを/ DMC電解質の高濃度現象をダウン低下確実Li金属負のクーロン効率を高めるのに役立つが、分極及び容量の継続的な増加を見循環に残っているであろうが、最終の100サイクル容量維持率電解質の増加、粘度の過度のLi塩濃度の結果に起因する可能性がわずか約76％は、イオン伝導性が乏しい濡れ性に起因して減少する。局所的に希釈した電解液が循環中に優れたサイクル性能を示します（300サイクル、95％の容量維持率、> 80％の700サイクル容量維持率）。
上記電解液に機構の研究が発見された、及びLiFSIをBTFEとの間の力は、LiFSIをとDMC、DMCと電解質に形成されLiFSIを反応溶媒を、発生することがより可能性が高いとの間の力よりも著しく弱いこと金属Li電池の性能ことを保証するために、高LiFSIを、DMCの領域の局所濃度。のLi +の一部が電解液を向上させる、拡散容量、FSI- LiFSIを-DMCの高濃度の拡散を減少させる能力を向上させることができた後にさらにBTFEを添加しました計算の速度性能。フロンティア軌道理論は、金属Li電池のサイクル安定性を高めるために、電解液との界面を安定化させるためにSEI膜のLiF、Li金属アノードのより高い含有量で得られ、第1の負電極表面で分解DMC FSI-に表示されます。
ShuruChenらは、独自の視点から、局所的希釈法により、電解液中に低濃度の領域にLi塩の高い局所濃度を維持するために、そうすることのない唯一の利点は、Liデンドライト成長を阻害するリチウム塩の高濃度を維持することで、利点は、金属リチウム電池のクーロン効率を高めるだけでなく、高粘度電解質を高濃度、低イオン伝導性、及び高コストという欠点を回避するために、それ以上の開発のためのLi / NMC 700細胞サイクル安定性を達成するための主要な成果より2.リチウム金属電池を用いた電気自動車の航続距離を増加させる能力は非常に重要である。
