리튬 금속 배터리(LMB)의 급속 충전은 액체 전해질에서 리튬 금속 음극의 계면 불안정성과 리튬 덴드라이트 성장으로 인해 발화 위험을 초래한다는 점에서 해결이 어려운 과제이다. 이러한 문제들은 액체 전해질 유래 고체 전해질 계면층(SEI) 형성에 기반한 안정화 전략을 선구적으로 도입하여, 고체상 배터리가 불가능한 수준의 극도로 높은 전류 밀도에서도 덴드라이트가 없는 리튬 금속 음극을 가능하게 하는 것을 동기로 삼았다. 여기서는 펜타플루오로프로피온산 무수물(PFPA)을 미량 수준으로 포함하고, 여기에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC) 첨가제를 결합한 새로운 전해질 조성법을 보고한다. 이 조성으로 Li//Mn-풍부 LMB에서 SEI를 안정화하여, 동시에 매우 극한 조건인 20 C(3분 충전), 4.8 V 및 45 °C에서 전례 없는 초고속 충전을 달성했으며, 118 mAh g −1을 제공하여 400 사이클 동안 장기 가역성을 보였다. 또한 극도로 높은 전류인 10 mA cm −2(리튬 박리/플레이팅 6분) 조건에서 Li//Li 셀의 전례 없는 높은 안정성을 200 h 동안 지속하였다. SEI 분석 결과에 따르면, 대칭적인 10 F를 포함하는 분자 구조를 갖는 PFPA는 리튬 금속 음극과 Mn-풍부 양극 모두에서 얇고 균일하며 견고한 F- 및 유기물-풍부 SEI 층을 신속하게 형성하기 위한 강력한 불소 공급원으로 작용하며, 그 결과 리튬 덴드라이트를 억제한다. 본 연구는 초고속 충전, 장기 사이클, 그리고 더 안전한 고에너지 LMB 및 LIB를 위한 잠재적 개념을 제공한다.

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