郭玉国/辛森JACS：避免溶剂共嵌入，非配位阻燃共溶剂助力安全锂电！

在锂离子电池中，功能性共溶剂可以显著改善电解液的特定性能，例如阻燃性。如果助溶剂显示出强烈的Li⁺配位能力，它可能会对电极的电化学Li⁺插层反应产生不利影响。

中科院化学所郭玉国、辛森等提出了一种非配位的功能共溶剂，以丰富电解液的功能，同时避免对锂存储过程的干扰。

图1. 不同电解液中锂离子嵌入石墨的示意

六氟环三磷腈（HCP）作为一种高效的阻燃剂，具有适当的物理化学特性，被选作制备功能性电解液的共溶剂，引入传统的碳酸酯电解液E1（0.8M LiPF₆-EC DEC），以获得功能性电解液E2（0.8M LiPF₆-EC/DEC/HCP中，1:1.5:1 m/m）。

研究发现，低给电子能力的非极性膦腈分子不与Li⁺配位，因此被排除在初级溶剂化鞘层之外。在采用石墨负极的锂离子电池中，磷腈分子在充电过程中不会与Li⁺共嵌入石墨晶格，这有助于保持完整的负极结构和界面，并有利于稳定循环。

图2. 电化学性能对比

这样，功能性电解液不会导致负极-电解质界面退化或不稳定的SEI，基于新电解液的高能锂离子电池显示出优异的循环性能。这种策略为处理电解液功能化和电极兼容性之间的冲突铺平了一条新路。

此外，新型功能性共溶剂与其他正极稳定剂相结合，有望协同改善高能可充电池的储存和安全性能，在未来的电化学系统中显示出巨大的前景。

图3. 充放电过程中石墨负极的研究

Noncoordinating Flame-Retardant Functional Electrolyte Solvents for Rechargeable Lithium-Ion Batteries. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c08396

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郭玉国/辛森JACS：避免溶剂共嵌入，非配位阻燃共溶剂助力安全锂电！

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