何伟东/郭再萍/王功名Adv. Sci.：LiFePO4锂金属电池10 C循环5000次！

锂金属电池（LMBs）由于具有超高的负极容量，在储能领域引起了广泛的关注。然而，与传统电解液相关的Li⁺强溶剂化和缓慢的界面离子传输限制了它们的长循环和高倍率性能。

哈尔滨工业大学何伟东、澳大利亚阿德莱德大学郭再萍、中国科学技术大学王功名等设计了一种基于氟代烷基醚 2,2,2-三氟乙基-1,1,2,3,3,3-六氟丙基醚(THE)和常规醚类的电解液体系，旨在有效提升LMBs的长循环和高倍率性能。

图1 THE基电解液的理化性质

THE对醚类溶剂具有较大的吸附能，从而减少了醚类电解液中的锂离子相互作用和溶剂化。由于富含与氧原子相邻的氟代烷基，电解液具有超高极性，可实现势垒大大降低的无溶剂化锂离子传输，并使电解液/负极界面处的锂离子传输增强十倍。此外，富氟THE在负极上的均匀吸附和随后LiF的形成抑制了枝晶形成并稳定了固态电解质界面层。

图2 LiFePO₄锂金属电池性能

因此，采用这种设计的电解液，具有LiFePO₄正极的锂金属电池提供了前所未有的循环性能，在10 C下5000次循环中，每次循环容量损失仅为0.0012%。

此外，具有其他主流电极（包括LiCoO₂和LiNi_0.5Mn_0.3Co₂O₂）的LMBs也获得了同样的性能提升，表明这种电解液设计的通用性。这项工作为氟化醚的分子结构设计以用于一般的储能应用提供了宝贵的见解。

图3 THE基电解液提高电池倍率性能的机制

High-Polarity Fluoroalkyl Ether Electrolyte Enables Solvation-Free Li+ Transfer for High-Rate Lithium Metal Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202104699

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