為了提高鋰離子電池（LIBs）的性能，電解液的設(shè)計(jì)變得越來越重要。然而，傳統(tǒng)電解液的可燃性和高反應(yīng)性限制著LIBs在高電壓和極端溫度下運(yùn)行。

圖1. 不同電解液的物理和電化學(xué)性能

在此，中科院長春應(yīng)化所明軍研究員和王立民研究員等人設(shè)計(jì)了一種新型的含氟羧酸酯電解液，其中鋰鹽LiPF₆溶解在二氟乙酸甲酯（MDFA）、五氟乙氧基環(huán)三磷腈（PFPN）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）溶劑的混合溶劑中。

通過優(yōu)化Li ⁺和溶劑的比例，設(shè)計(jì)的電解液在石墨 ||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)全電池中具有高防火特性及高放電容量，特別在-50 °C到60 °C的寬溫度范圍仍具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性且在高壓（＞4.3V）可實(shí)現(xiàn)5.0 C 的倍率性能。

圖2. 溶劑化結(jié)構(gòu)的表征和分析

此外，作者還提出了一個(gè)新的正極和負(fù)極側(cè)界面模型，同時(shí)描述 Li ⁺ （去）溶劑化過程和電化學(xué)性能之間的關(guān)系。

該模型不僅為精確調(diào)整各種溶劑化團(tuán)簇和評(píng)估電極和電解液之間的界面行為提供了新的見解和指導(dǎo)還可以幫助理解其他包含大量 CIPs 簇的電解液系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

同時(shí)，該工作在分子尺度上的行為提供了一個(gè)新的觀點(diǎn)，且本文的方法可以應(yīng)用于大多數(shù)金屬離子電池的電解液設(shè)計(jì)中。

圖3. 不同電解液系統(tǒng)中正極和負(fù)極表面的界面模型

Non-Flammable Electrolyte Enables High-Voltage and Wide Temperature Lithium-Ion Batteries with Fast Charging, Angewandte Chemie International Edition 2022 DOI:10.1002/anie.202216189