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夏永姚/董曉麗AEM：氟化溶劑分子調(diào)控實(shí)現(xiàn)快充和低溫鋰離子電池

常用的氟化作用可以有效地削弱Li⁺與溶劑的相互作用，促進(jìn)低溫下的解溶劑化過程；但是，高氟化程度會犧牲鹽的解離和離子的傳導(dǎo)性。

圖1 氟化溶劑設(shè)計(jì)

復(fù)旦大學(xué)夏永姚、董曉麗等通過不同數(shù)量的F原子很好地調(diào)整了功能性氟化，以平衡Li⁺-溶劑結(jié)合能和離子運(yùn)動，并揭示了氟化對溶劑化行為和低溫性能的影響。值得注意的是，中度氟化的二氟乙酸乙酯（EDFA）成功地比低氟化的氟乙酸乙酯具有更低的結(jié)合能，比高氟化的三氟乙酸乙酯具有更高的鹽解離度，實(shí)現(xiàn)了弱親和力和足夠的離子傳導(dǎo)性之間的權(quán)衡。

圖2 不同電解液的對比

結(jié)果，配方良好的EDFA基電解液表現(xiàn)出獨(dú)特的溶劑化鞘，并產(chǎn)生無機(jī)物豐富的固體電解質(zhì)界面相，具有低阻力的Li⁺擴(kuò)散，這使得石墨負(fù)極具有優(yōu)異的快速充電能力（6C時(shí)為196 mAh g^-1）和令人印象深刻的低溫性能，在-40℃下可逆容量為279 mAh g^-1。

隨后，EDFA基電解液的寬電化學(xué)電位窗口使1.2Ah的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)||石墨軟包電池在-30℃下具有58.3%的高可逆容量保持率，在-40℃下具有790 mAh的放電容量。這種具有適度氟化策略的溶劑分子有望為惡劣條件下運(yùn)行的鋰離子電池提供先進(jìn)的電解液設(shè)計(jì)。

圖3 軟包電池性能

Fluorinated Solvent Molecule Tuning Enables Fast-Charging and Low-Temperature Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI：10.1002/aenm.202301285

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