随着便携式移动设备和电动汽车产业的蓬勃发展,人们对电池的需求和要求也不断升高。由于锂金属具有高的理论容量和最低的电化学电势,以其作为负极的锂金属电池在近年来获得了广泛关注。然而,锂金属的高化学活性会导致电池在循环中形成锂枝晶,严重危害了电池的安全性。使用电解液添加剂对固体电解质界面膜（SEI）进行调控一直被认为是抑制锂枝晶生长的有效方法。金属硝酸盐添加剂被证明能够对锂负极进行保护并提升电池的电化学性能,比如锂硫电池中常用LiNO3作电解液添加剂,可以形成稳定的SEI膜且显著抑制多硫化锂的穿梭效应。但LiNO3在酯类电解液中的低溶解度限制了其广泛应用,而其他金属硝酸盐被报道具有协同作用增强SEI膜的稳定性。本论文使用溶解性较好的过渡金属硝酸盐（Cu（NO3）2）作为酯类电解液添加剂来促进稳定电极-电解液界面的形成,从提升锂金属电池的安全性和稳定性的角度出发,实现锂金属电池稳定的长循环;之后从电解液溶剂化行为的角度探究了该添加剂对锂枝晶生长的抑制作用,阐述了电池性能提升的原因。主要研究内容如下:1)本论文通过使用Cu（NO3）2作为酯类电解液添加剂来抑制锂枝晶的生长,延长基于LiMn2O4正极的锂金属电池的寿命。得益于Cu（NO3）2的加入,在锂负极表面快速形成了稳定的SEI,同时降低了电荷转移阻抗对应的活化能,加速了Li+的传导,从而使电池库伦效率得到提升。并且,Cu离子还可以参与正极电解质界面（CEI）的形成,有效抑制了电解液的分解和LiMn2O4正极中Mn的溶解,使正极的晶体结构保持稳定,为电池进行稳定的长循环奠定了基础。含有添加剂的Li|LiMn2O4电池在1.2mAcm-2的电流密度下循环将近900圈后,容量保留率维持在87.26%,平均库伦效率达到了 99.40%。该研究揭示了过渡金属硝酸盐添加剂在稳定锂金属电池长循环寿命中的作用。2)基于Cu（NO3）2对锂金属负极的保护作用,本论文从电解液溶剂化的角度阐述了Cu（NO3）2对电池性能的改善机理。由于Li+和NO3-之间的强相互作用,向酯类电解液中加入Cu（NO3）2后,NO3-能够进入Li+的溶剂化壳层并排挤其他溶剂和PF6-阴离子。在NO3-和PF6-的共同作用下,负极表面形成富无机成分的SEI膜,有效保护了锂金属。同时,Cu（NO3）2的加入也提升了电解液的溶剂化程度和氧化稳定性,使电池在高电压下能够稳定循环。含有Cu（NO3）2添加剂的Li|LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）电池中电压衰减情况和过渡金属的溶解被显著抑制,在室温下600圈的循环后容量保留率高达95.73%。即使是在宽温范围内（0℃和50℃）和严苛的条件下,含Cu（NO3）2添加剂的Li|NCM811电池也表现出较好的循环性能。该工作从溶剂化行为的角度阐明了 Cu（NO3）2添加剂的作用,为硝酸盐添加剂在酯类电解液中的应用提供了新的策略。