本文進(jìn)一步探索了氟苯（FB）和1,3,5-三氟苯（TFB）作為碳酸酯基稀釋高濃電解液（DHCE）的共溶劑用于平衡HF和LiF的形成
含氟溶劑成為提高鋰金屬電池（LMB）性能的一種有前途的策略，然而其中的大多數(shù)容易產(chǎn)生腐蝕性HF并使電極界面惡化，從而導(dǎo)致過渡金屬（TM）離子從正極到負(fù)極的有害交叉效應(yīng)。
在此，華中科技大學(xué)謝佳教授、曾子琪等人進(jìn)一步探索了氟苯（FB）和1,3,5-三氟苯（TFB）作為碳酸酯基稀釋高濃電解液（DHCE）的共溶劑用于平衡HF和LiF的形成，以實(shí)現(xiàn)高壓LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2（NCM712）和LiCoO2（LCO）電極的穩(wěn)定循環(huán)。
作者證明優(yōu)化的電解液（F-T2-DHCE）由于β-氫輔助脫氟的過渡態(tài)的高勢(shì)能壘和β-位氫的高鍵能而不利于產(chǎn)生腐蝕性HF，因此提高了長(zhǎng)期存儲(chǔ)的穩(wěn)定性。
此外，作者發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的F-T2-DHCE加強(qiáng)了LiF的形成，抑制了NCM712表面的相變和重構(gòu)，緩解了TM溶解消耗活性Li且有效地減輕了應(yīng)變和裂紋的形成。因此，F(xiàn)-T2-DHCE同時(shí)對(duì)兩個(gè)電極表現(xiàn)出優(yōu)異的界面穩(wěn)定性，尤其是在高截止電壓下。
因此，在鋰金屬負(fù)極（LMA）方面，F(xiàn)-T2-DHCE中測(cè)試的Li-Cu表現(xiàn)出顯著的初始庫(kù)侖效率（ICE：98.6%）和平均CE（99.3%），表明其與LMA具有很好的相容性。在高壓正極側(cè)，基于F-T2-DHCE組裝的Li-LCO和Li-NCM712電池在一系列高截止電壓下顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
更令人印象深刻的是，Li-NCM 712紐扣電池在嚴(yán)格條件下（正極面積容量為3.6 mAh cm-2、鋰箔厚度為50 μm、E/C比為3 g Ah-1）實(shí)現(xiàn)了100次的穩(wěn)定循環(huán)和95%的容量保持率。同時(shí)，基于F-T2-DHCE的4.4 V Li-NCM 712軟包電池在實(shí)際條件下可提供穩(wěn)定循環(huán)（80次循環(huán)后容量保持率為80%），實(shí)現(xiàn)了>370 Wh kg-1的能量密度。
總之，這項(xiàng)工作提出了一種簡(jiǎn)單但有前途的策略，通過抑制HF的形成但加強(qiáng)LiF的形成來(lái)避免有害交叉效應(yīng)的問題，為下一代高能量密度LMB指明了有前途的方向。
圖2. Li-NCM 712紐扣/軟包電池的長(zhǎng)期循環(huán)性能
Juggling Formation of HF and LiF to Reduce Crossover Effects in Carbonate Electrolyte with Fluorinated Cosolvents for High-Voltage Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202212000
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