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抑制不可逆界面反應是發展穩定的高能量密度鋰離子電池的重要科學瓶頸。氫氟酸(HF)作為含F電解液中不可去除的微量水的腐蝕性最強的產物，對正負極和電解液產生一系列持續的不利影響。開發一種物理分離HF的新方法，在不產生任何有害副產物的情況下化學清除HF是十分必要的。

在此，中科院化學所李玉良院士、左自成、何峰等人報道了首次將原位生長的石墨二炔（GDY）用于在高電壓LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）正極上提供連續的表面保護。

GDY是一種二維多孔碳同素異形體，其結構優勢證明了Li⁺的3D擴散路徑、低擴散勢壘、良好的機械強度和延展性。在GDY保護下，LNMO的庫侖效率和穩定性大大提高。

圖1. 原始LNMO和GDY@LNMO電極的性能對比

研究表明，sp雜化碳原子化學清除HF并原位形成氟化GDY界面，將有害的HF轉化為有益的，大大提高了界面穩定性，抑制了高工作電壓下正極的副反應。GDY涂層的LNMO正極明顯減輕了電解液的降解，實現了高庫侖效率和可靠性。

由于原子級選擇性和GDY對HF的化學捕獲，有效抑制了Mn、Ni元素的溶解。這項研究證明了GDY在形成高穩定界面和保護高能量密度電極方面無與倫比的優勢。

圖2. GDY層保護LNMO正極示意圖及界面演化過程

High Voltage-Stabilized Graphdiyne Cathode Interface, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102066

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