正文
图2. 电解液物理化学性质及电化学性能表征
为了阐明溶剂D的调节作用，使用分子动力学（MD）模拟进一步可视化0:10（2 M LiFSI/DME）、3:7、5:5、7:3和10:0（2 M LiFSI/D）电解液的溶剂化结构。2 M LiFSI/DME电解液和5:5电解液的分子动力学模拟快照揭示了关键差异。根据径向分布函数（RDF）和配位数（CN）分析，2 M LiFSI/DME电解液中的初级Li
+
溶剂化结构表明，Li
+
平均与0.45个FSI和2.56个DME分子配位。相比之下，在5:5电解液中，Li
+
平均与0.96个FSI、1.51个DME和0.61个溶剂D分子配位。对于2 M LiFSI/D电解液，在初级Li
+
溶剂化结构中，Li
+
平均与1.79个FSI和1.57个溶剂D分子配位。结合3:7和7:3电解液的分子动力学模拟，揭示了溶剂D比例的增加可诱导Li
+
与更多的FSI配位。此外，统计分析了Li
+
溶剂化结构状态的分布，包括溶剂分离离子对（SSIP）、接触离子对（CIP）和聚集体（AGG）。2 M LiFSI/DME电解液中的溶剂化结构由61%的SSIP、31%的CIP和1%的AGG组成，而在5:5的电解液中，其包含29.5%的SSIP、62.5%的CIP和8%的AGG。与2 M LiFSI/DME电解液中SSIP主导的溶剂化结构相比，5:5电解液呈现CIP主导的Li
+
溶剂化结构。得益于低脱溶剂化能和界面阻抗，5:5电解液在Li||Cu半电池中4 mAh cm
-2
的高面积容量下实现了Li沉积/剥离的高可逆性。与在2 M LiFSI/DME电解液中Li||Cu半电池的有限寿命相比，在5:5电解液中的Li||Cu半电池可稳定循环90次且平均库伦效率达98.7%，这有利于匹配高负载SPAN正极。
图3. 电解液
的分子动力学（MD）模拟及界面动力学表征
使用扫描电子显微镜（SEM）来表征Li沉积形态。在5:5电解液中，铜箔上1 mAh cm
-2
和4 mAh cm
-2
的锂沉积均匀致密，横截面厚度分别为6.6微米和26.5微米。即使在1 mAh cm
-2
的条件下沉积/剥离锂后，1 mAh cm
-2
的锂沉积形貌仍保持均匀致密，横截面厚度略微增加至7.2 μm。尽管存在一些不可避免的孔隙，但每1 mAh cm
-2
的锂沉积的厚度接近理论值4.85 μm。随着锂沉积面容量从1 mAh cm
-2
增加至4 mAh cm
-2
，形成了更大、更密集的锂颗粒。微观分析表明，在5:5电解液中不同条件下锂的沉积行为与电解液分解产生的SEI的组成和形态密切相关。坚固且薄的SEI可以减轻电解液和锂负极之间的副反应，从而提高锂沉积/剥离的可逆性。因为SEI膜的厚度通常小于25纳米，所以使用X射线光电子能谱(XPS)来表征SEI膜的化学组成。总的来说，XPS结果表明在三种电解液（2 M LiFSI/DME、5
∶
5电解液和2 M LiFSI/D）中形成的SEI
膜
具有相似的组成。不同的是，由FSI
-
分解产生的S和F元素信号随着电解液中溶剂D比例升高而增强，验证了富含阴离子的溶剂化结构可以诱导更多FSI
-
分解的推测。然而，在2 M LiFSI/D电解液中FSI
-
的过度分解对锂沉积/剥离有害。因此，5:5电解液中以CIP为主的Li
+
溶剂化结构证明了其通过适度FSI分解构筑富含无机物的SEI的优势。关于在5
∶
5电解液中形成的SEI膜，氟化锂（LiF）的XPS信号略微增加，并且在第一次蚀刻后，C-F
x
的微弱信号完全消失，这表明SEI膜具有富含有机物的外层和富含无机物的内层的镶嵌结构。结合冷冻电镜表征，SEI膜外部具有均匀的无定形有机层，内部包裹着无机纳米颗粒，通过晶格条纹图案识别为LiF。其中，LiF的高杨氏模量（70 GPa）和宽带隙（10.9 eV）有助于SEI膜具有高机械强度和优异的电绝缘性，抑制了锂枝晶生长和电解液分解。相比之下，在2 M LiFSI/DME电解液中形成的SEI显示出不均匀的形态，碳酸锂（Li
