上硅所李驰麟EnSM：羟基溶液和阴离子受体实现氟化铜电池的可逆转化反应

金属氟化物作为转换反应正极，因其低成本、环保和高能量密度等优点而受到越来越多的关注。其中，CuF₂ 具有较高的理论能量密度（1874 Wh/kg）和转换反应电位（3.55 V vs. Li+/Li），但由于在脱硫化过程中会发生铜的溶解，其可逆性较差。

在此，中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队采用富含羟基的氟化铜（Cu₂(OH)₃F）作为转化正极，并结合电解质添加剂工程来解决可逆性瓶颈问题。

其中，羟基的存在可有效抑制Cu²⁺的溶解，并赋予 Cu₂(OH)₃F 分相转化机制，从而提高反应的可逆性和动力学性能。与具有路易斯酸性的硼阴离子受体为基础的电解质相结合，促进了阴离子从 Cu₂(OH)₃F 晶格中的解离和转化，从而进一步提高了循环性能，50 次循环后的可逆容量超过 200 mA h/g。

图1. 制备流程及结构表征

总之，该工作提出了一种富含羟基的铜基氟化物材料（Cu2(OH)3F-c）作为氟化锂电池的转换正极（可逆容量∼500 mA h/g）。OH 的存在能有效抑制 Cu(I) 的溶解，显著提高铜基氟化物的转化反应可逆性。此外，与F相比，OH作为阴离子配体具有更好的电子传导性，有利于改善转化反应动力学。

结果显示，Cu₂(OH)₃F-c 具有分相转换机制，从而导致异质结构界面的增加。LiOH 和 LiF 纳米结构周围更多的多相界面也为离子传输提供了更多潜在途径，并促进了 Cu₂(OH)₃F-c 正极的转化反应动力学。

此外，BAA 策略还用于改善 Li-Cu₂(OH)₃F-c 电池的性能，这主要得益于具有温和路易斯酸性的 BAA 对阴离子（F^– 和 OH^–）从固体晶格中解离和转化的辅助作用。

图2. 电池性能

Enable reversible conversion reaction of copper fluoride batteries by hydroxyl solution and anion acceptor, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103073