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崔光磊/周新紅/崔子立ACS Energy Lett.: 高氟化鋁中心鋰鹽促進鋰金屬電池的界面相容性

配制電解液（如優化鋰鹽類型/濃度、溶劑類型/比例和添加劑類型/含量）在保護鋰負極免受嚴重的鋰枝晶生長和粉碎方面非常有效。因此，迫切需要合成用于鋰金屬電池（LMB）的鋰鹽。

在此，中科院青島生物能源所崔光磊研究員、崔子立副研究員及青島科技大學周新紅副教授等人通過簡單的一步一鍋法創新性地合成了一種高度氟化（8-CF3）且以鋁（Al）為中心的鋰鹽，即全氟頻哪醇鋁酸鋰（LiFPA）。

具體而言，LiAlH₄與全氟頻哪醇在室溫下反應成功合成了 LiFPA 鹽。由于其原子經濟性高的優點，該合成反應選擇性高、安全性可控、產率高（>99%）且可擴展（一次>100 g）。研究表明，由于降低的表面張力和改善的潤濕性，基于LiFPA的電解液可以更有效地抑制鋰枝晶的生長。

圖1. LiFPA鹽的合成與表征

因此，基于LiFPA的電解液賦予了Li/LiCoO₂（面積容量為1.98 mAh cm^-2）、Li/LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（面積容量為3.5 mAh cm^-2）和Li/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（1.5 mAh cm^-2）等LMBs良好的循環穩定性。在鋰負極側，LiFPA將被還原且在SEI層內部形成 LiF、Li₂O和鋁等保護物質。

至于正極側，LiFPA鹽將有助于形成富含Al₂O₃、AlF₃和LiAlF₄的鈍化CEI層。這項工作說明了合成具有良好界面相容性的鋰鹽對于高性能LMB的重要性。

圖2. 基于LiFPA的電解液的良好界面相容性

Highly Fluorinated Al-Centered Lithium Salt Boosting the Interfacial Compatibility of Li-Metal Batteries, ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02489

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