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電解液的高壓穩(wěn)定性嚴(yán)重決定著電化學(xué)反應(yīng)，這仍然是開發(fā)先進(jìn)鋁離子電池（AIB）的主要障礙之一。

圖1. 電解液設(shè)計(jì)

北京工業(yè)大學(xué)尉海軍、張旭等提出了一種氟調(diào)整策略，以提高低成本AlCl₃/乙酰胺（AcAs）深共晶溶劑電解液的高壓穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，二氟乙酰胺（dFAcA）能為電解液帶來最佳的高壓穩(wěn)定性，氧化起始電位從2.21 V提高到2.78 V（相對(duì)于Al³⁺/Al）。

由于F對(duì)羧基O配位位點(diǎn)的退電子效應(yīng)，dFAcA可抑制與AlCl₃配位生成各種離子。dFAcA在電解液中配位可形成[AlCl₂?(AcA)?(dFAcA)]⁺和[AlCl₂?(dFAcA)₂]⁺陽離子，這些陽離子的HOMO水平較低，因此具有良好的抗氧化能力。

圖2. dFAcA含量對(duì)電解液化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響

一系列電化學(xué)分析表明，經(jīng)dFAcA修飾的AlCl₃/AcA電解液可改善鋁電極的沉積/剝離反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性。

因此，采用優(yōu)化電解液的Al-S電池可以提供良好的性能和較高的放電電壓，其主平臺(tái)電壓≈1.7-1.9 V，即使循環(huán)300次也幾乎沒有電壓衰減。總體而言，這項(xiàng)研究為高性能AIBs的高性能、低成本電解液設(shè)計(jì)提供了啟示。

圖3. Al-S電池性能

High-Voltage Deep Eutectic Solvent Electrolyte with Fluorine-Substituted Acetamide Additive for Aluminum-ion Battery. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305194

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北工大尉海軍/張旭AFM：基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液

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