港城大AEM：全氟化电解液助力双离子电池5000次循环！

双离子电池（DIB）是一种很有前途的储能系统，其具有高功率特性和快速充电能力。然而，常规电解液与高压石墨正极和活性锂金属负极不兼容，从而导致DIB循环稳定性差和库仑效率低。

香港城市大学Denis Y. W. Yu等报道了一种全氟化电解液（1 m LiPF₆-FEC/FEMC），它可以通过在两个电极上形成坚固且低电阻的钝化膜来减少副反应，从而使石墨||Li DIB在高达5.2 V的电压下高度稳定地运行。

港城大AEM：全氟化电解液助力双离子电池5000次循环！

图1. 理论计算

一方面FEMC在石墨正极表面可形成稳定的CEI，以防止其与电解液发生进一步反应。另一方面，FEC共溶剂在锂金属上形成保护性SEI，稳定负极。FEC/FEMC电解液的协同效应使石墨||Li电池中的PF₆^–嵌入/脱出和锂离子沉积/剥离过程可逆且高效，电池寿命达到5000次循环，容量保持率为94.5%，平均库伦效率为≈99.2%，这是DIB有史以来报告的最佳循环性能之一。

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图2. 石墨||Li电池的电化学性能

此外，该电解液体系还允许低温应用DIB，这从0 °C (5 C)下3000多次循环后≈100%容量保持率中得到证明。同时，正极和负极上的界面层对离子传输具有很高的导电性，电压极化较小，因此能够在50C时以91.8%的容量利用率进行超快充电。

此外，使用氟化电解液还可以抑制电解液分解和自放电。这项工作在增加盐浓度外，提供了一种新型稳定高压阴离子嵌入反应的替代方法，这为DIB和其他具有大电压范围的电池系统的电解液配方的进一步设计提供了指导。

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图3. CEI分析

An All-Fluorinated Electrolyte Toward High Voltage and Long Cycle Performance Dual-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103360

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