郑奇峰/兰亚乾等AFM：氟化溶剂耦合阴离子衍生的SEI，稳定硅负极

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郑奇峰/兰亚乾等AFM：氟化溶剂耦合阴离子衍生的SEI，稳定硅负极
硅微粒（SiMP）负极与纳米级负极相比，具有低生产成本、高振实密度的特点，对高能量密度的锂离子电池有很大的希望，但它们在反复循环过程中会出现不可避免的粒子粉碎现象，从而使其实际应用极具挑战性。
郑奇峰/兰亚乾等AFM：氟化溶剂耦合阴离子衍生的SEI，稳定硅负极
图1. 电解液设计
华南师范大学郑奇峰、兰亚乾、Weizhen Fan等采用氟化溶剂2,2,2-三氟乙基碳酸酯（FEMC）合理地配制了一种不易燃的局部高浓度电解液（LHCE），以诱导氟化溶剂耦合阴离子的界面化学。
具体而言，这里配制了一种由2.0 M LiFSI-FEMC溶剂/1H,1H,5H-八氟酰胺-1,1,2,2-四氟醚（OTE）稀释剂（FEMC：OTE=1：1，体积比）组成的LHCE。
之所以选择FEMC作为溶剂，是因为它具有以下几个优点：
1）氟基可以降低FEMC的最高占据分子轨道（HOMO），从而提高其氧化稳定性，这使得电解液与高压正极兼容；
2）氟基还可以削弱FEMC溶剂的溶剂化能力，进一步促进Li+-FSI-配对，这可导致高纯度无机内部SEI层；
3）最重要的是，随后FEMC溶剂与CF3-分子的还原将有助于形成富含F的有机外部SEI成分，从而有望产生一个高稳定的富含F的无机-有机双层SEI。
郑奇峰/兰亚乾等AFM：氟化溶剂耦合阴离子衍生的SEI，稳定硅负极
图2. SEI分析
结果证实，基于FEMC的LHCE在SiMP负极上建立一个高度坚固和稳定的富含F的无机-有机双层SEI，从而赋予SiMP负极（≈3.4 mAh cm-2）稳定的循环和≈99.7%的超高库伦效率。
再加上其高阳极稳定性，基于FEMC的LHCE赋予了高能量密度电池前所未有的循环稳定性，该电池含有高容量的SiMP负极和富镍NCM811或5V级LiNi0.5Mn1.5O4正极。
此外，值得注意的是，一个1.0Ah级的SiMP|| NCM811软包电池稳定地运行了200多次循环，代表了含有SiMP负极的软包电池的开创性报告。
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图3. 全电池性能
Fluorinated Solvent-Coupled Anion-Derived Interphase to Stabilize Silicon Microparticle Anodes for High-Energy-Density Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303667

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