Angew：新型单一氟化醚溶剂助力高压锂金属电池

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Angew：新型单一氟化醚溶剂助力高压锂金属电池
醚基电解液具有良好的锂离子溶剂化能力和稳定的界面等特点，但其有限的氧化稳定性阻碍了其在高压锂金属电池（LMB）中的应用。虽然醚骨架的氟化提高了氧化稳定性，但所得溶剂失去了它们的Li+溶剂化能力。因此，溶剂的合理分子设计对于将高氧化还原稳定性与良好的离子电导率相结合至关重要。
首尔大学Jang Wook Choi、弗里堡大学Ali Coskun等报道了通过集成环链分子设计合成了一种新型高压氟化醚溶剂，该溶剂可用作单一溶剂，同时保持高压稳定性。
Angew：新型单一氟化醚溶剂助力高压锂金属电池
图1 溶剂设计及表征
这里将商业醚（原甲酸三乙酯；TOF）通过简单的一锅法反应，可合成新型氟化醚溶剂，即2-乙氧基-4-（三氟甲基）-1,3-二氧戊环(cFTOF)，它可用作单一醚基溶剂，以用于最先进的高压LMBs。向环组分中不对称添加-CF3部分使我们能够通过降低-O-原子上的电子密度并增加它们与FSI阴离子的结合来调节锂离子的溶剂化结构，并导致高锂离子迁移数，从而形成均匀致密富含LiF的无机固体电解质界面（SEI）和均匀的锂沉积形态。
Angew：新型单一氟化醚溶剂助力高压锂金属电池
图2 半电池性能
结果，即使在低盐浓度（1 M或2 M）下，cFTOF也能使Li|LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)全电池在苛刻条件条件（20 μm锂箔，N/P比为4）时实现均匀紧凑的锂负极和出色的循环稳定性。这些结果显示了电解质分子设计对LMB利用的影响。这种新型电解液通过改变电解液化学性质极大地扩展了电解液的可能性，并引入了开发新型电解液的设计原则。
Angew：新型单一氟化醚溶剂助力高压锂金属电池
图3 Li|NCM811全电池性能
Integrated Ring-Chain Design of a New Fluorinated Ether Solvent for High-Voltage Lithium-Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202115884

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