鋰金屬電池（LMBs）因其高能量密度而備受關(guān)注。然而，LiPF₆在商業(yè)碳酸酯電解液中的水解會(huì)破壞電極電解質(zhì)固體界面和富鎳正極的結(jié)構(gòu)崩塌，從而導(dǎo)致鋰枝晶失控生長(zhǎng)和容量快速衰減。

湖南大學(xué)馬建民等通過(guò)使用丙烯酸六氟異丙酯（HFAC）作為電解液添加劑，提出了一種疏水的Li⁺溶劑化結(jié)構(gòu)，以提高LMBs的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1 HFAC對(duì)形成富含有機(jī)物的SEI層和抑制LiPF₆分解的影響

由于烯烴基團(tuán)和非極性全氟化碳(-CF₂CF₂CF₃)鏈，HFAC有助于在鋰離子溶劑化聚集體周圍形成疏水表面，以保護(hù)LiPF₆免受痕量H₂O的攻擊，并避免在鋰負(fù)極和正極上形成離子絕緣分解副產(chǎn)物。此外，HFAC具有較低的最低未占分子軌道（LUMO）和較高的最高占據(jù)分子軌道（HOMO），可以在鋰負(fù)極和正極上被還原和氧化，形成富含有機(jī)物的SEI和正極電解質(zhì)界面（CEI）層。

圖2 含與不含HFAC電解液中鋰負(fù)極的SEI表征

形成的SEI和CEI層可以適應(yīng)負(fù)極和正極的結(jié)構(gòu)演變，從而提高對(duì)稱鋰金屬電池和 Li|||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)全電池的循環(huán)性能。因此，Li||Li對(duì)稱電池在1 mA cm^-2的電流密度下表現(xiàn)出長(zhǎng)達(dá)500小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)性能。與NCM622正極配合使用時(shí)，鋰金屬電池表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，1C時(shí)的比容量為111 mAh g^-1，200次循環(huán)后容量保持率為74%。

這項(xiàng)工作不僅為抑制苔蘚狀鋰枝晶的形成和穩(wěn)定LMBs提供了有效的方法，而且為物理阻礙微量水而不是化學(xué)清除提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

圖3 全電池性能及CEI表征

Additive-Assisted Hydrophobic Li+-Solvated Structure for Stabilizing Dual Electrode Electrolyte Interphases through Suppressing LiPF6 Hydrolysis. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202205091