니켈 함량이 높은 양극을 기반으로 한 리튬 금속 전지(Li metal batteries, LMB)는 차세대 배터리의 잠재적 고에너지 밀도 에너지원이다. LMB의 고유한 문제는 리튬 음극에서 리 덴드라이트의 형성과 성장이며, 4.2 V보다 높은 충전 차단 전압에서 리튬 음극의 실패가 심화되어 단락과 안전 위험을 유발한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 불화 처리된 탄산염 및 황산염 기반의 난연(Flame-retarding, FR) 액체 전해질 조성물을 보고하며, 이는 고적층(3.5 mAh cm−2) Li//LiNi0.88Co0.08Mn0.04O2(NCM-88) LMB의 성능을, 고전압(4.3 V), 고온(45 °C), 1 C 속도라는 동시에 가혹한 조건에서 향상시킨다. 불소와 황을 포함하는 견고한 양극–전해질 계면(interphase) 종이 형성되어 높은 전압 및 열적 안정성을 제공하고 금속 용해를 억제한다. 견고한 고체 전해질 계면을 통한 리튬 음극의 표면 패시베이션과 리 덴드라이트의 방지가 강조되며, 그 결과 우수한 LMB 사이클 성능(100 cycles에서 용량 유지율 70%)과 안전성을 달성한다. FR 전해질을 사용한 Li//Li 대칭 셀의 경우, 전류 1 mA cm−2(1 h 동안 Li 박리–도금)에서 300 h의 장시간 동안 안정성을 확보한다. 본 연구는 안전한 고에너지 LMB를 위한 에테르 기반 전해질과의 대안으로서 전해질 조성 설계에 대한 통찰을 제공한다.

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