上交梁正/岳昕阳Nature子刊：含氟电解液添加剂的筛选策略
学术
2024-12-27 08:18
河南
构建富含LiF的固态电解质界面（SEI）是抑制锂金属负极（LMAs）锂枝晶生长的一种可行策略。然而，选择具有高效LiF贡献的适宜含氟添加剂仍然是一个活跃的研究领域。在此，上海交通大学梁正、岳昕阳等人研究了一系列具有不同F/C摩尔比的氟化添加剂，并证明了六氟戊二酸酐（F6−0）在常规碳酸酯电解液（RCEs）中形成LiF-rich SEI方面具有最佳潜能。为了改善F6−0的分解动力学，进一步在体系中引入了硝酸锂（LNO）作为辅助剂。结果表明，在F6−0/LNO协同作用下，F6−0的还原效率提高到91%，使得在仅添加4 vol. % F6−0/LNO (F6L)的RCE中，LMA形成了均匀的LiF-rich SEI。采用F6L的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||Li（2.8~4.5 V）和LiNi0.5Mn1.5O4||Li（3.5~4.95 V）全电池也显示出比其他含氟添加剂更好的循环和倍率性能。总之，该工作通过在RCE中引入低成本的F6−0/LNO添加剂，来形成高质量的LiF-rich SEI，以均匀且无枝晶的方式调节锂的成核及沉积。结果表明，由C=O基团带来的对于C−F键的诱导效应，可以通过NO3−来降低，进而使得F6L中C−F键的断裂能垒低于单独的F6−0。该种协同效应有助于将F6−0在F6L中的整体还原比率从原始的3.1%提高到91%。因此，在RCE中添加4 vol. % F6L，能够有效地为锂金属负极赋予LiF-rich SEI。基于此，匹配F6L的电池展示出优异性能。该工作为可持续和高性能锂金属电池的发展提供了一条可行的路线，同时也适用于其他先进的金属离子电池。Screening of F-containing electrolyte additives and clarifying their decomposition routes for stable Li metal anodes, Nature Communications 2024 DOI：10.1038/s41467-024-53807-z🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
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