赵焱/廖小彬EnSM：基于全氟化电解液的高压高稳定锂金属电池

枝晶生长和锂金属负极上的寄生反应困扰着锂金属电池（LMBs）的实际应用。武汉大学赵焱、武汉理工大学廖小彬等报告了一种用于LMBs的新型全氟化电解液，命名为FFH。

图1 电解液设计

具体而言，作者提出了一种由三种氟化溶剂（FFH=FEC、FEMC、HFTFE）组成的新型电解液，以用于高效、稳定的可充LMB。密度泛函理论（DFT）模拟证实，氟化增加了溶剂分子的氧化电位和HOMO-LUMO能隙，这有利于提高电解质中溶剂分子的稳定性，即使在相对较高的电压条件下。

此外，FFH全氟电解液可促进形成高氟、致密、均匀和坚固的富含LiF的界面，可有效抑制金属锂阳极上的寄生反应和枝晶形成，导致均匀的锂沉积。

图2 半电池性能

因此，组装的对称Li||Li电池实现了超过1000小时的高循环稳定性，沉积/剥离的库伦效率达到了理想的97.1%。此外，FFH全氟电解液与富镍正极高度兼容，包括NCM811（Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂）和Ni92（Li[Ni_0.92Co_0.04Mn_0.04]O₂），这表现在Li||NCM811电池的CE为99.8%，Li||Ni92电池的CE为99.9%（4.5 V）。

此外，采用FFH全氟电解液的Li||Ni92电池在5V和1C的条件下表现出惊人的循环稳定性（第500次循环时容量保持率为68%）和高库仑效率（500次循环后为99.8%）。总之，该工作中开发的FFH电解液为高性能LMB的安全运行提供了一个有效的策略。

图3 全电池性能

High Voltage and Robust Lithium Metal Battery Enabled by Highly-Fluorinated Interphases. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.003

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赵焱/廖小彬EnSM：基于全氟化电解液的高压高稳定锂金属电池

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