上交梁正Angew：​稀释剂对锂离子电池高压性能的影响

合理提高正极的工作电压（相对于Li/Li+≥4.4V）是最大化锂离子电池（LIBs）能量密度的有效方法之一。然而，局域高浓度电解质（LHCE）以其更强的Li溶剂化结构、更少的游离溶剂和稳健的电极/电解质界面为特点，引起了学术界的广泛关注。

在此，上海交通大学梁正团队系统地研究了 LHCE 中稀释剂对正极电解质界面（CEI）形成的作用，并阐明了内亥姆霍兹平面（IHP）中存在的阴离子-稀释剂配对会导致正极电解质界面（CEI）不均匀，进而导致电池在高电压下降解。在含有二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）的LHCE 中进一步采用了间氟甲苯（mFT）稀释剂，以促进均匀且丰富的阴离子衍生CEI，因为与HH氢氟醚−BDFOB⁻相比，HmFT-BDFOB⁻ 的相互作用较弱，从而降低了间氟甲苯在 IHP 或初始 CEI 形成中的影响。

因此，以 mFT 为主导的 LHCE 使 LIB 的高压性能更上一层楼，使 4.6 V 级 1.2-Ah 石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ 软包电池在 130 个循环后的容量保持率达到 90.4%。

图1. 电场作用下，稀释剂和阴离子在内亥姆霍兹层中的数量分布及其相互作用强弱表征

总之，该工作在局域高浓度电解液中作者提出了稀释剂和阴离子之间相互作用的强弱对正极界面CEI形成和高电压性能的影响。为了稳固正极的界面，理想的稀释剂在确保能够与高浓度电解液互溶的同时还应该具有与阴离子较弱的相互作用。研究表面，mFT因P-Π共轭的结构电子云离域程度低，和DFOB^–相互作用较弱。

因此，在电场作用下，mFT不会跟随DFOB^–被带正电荷的正极所吸引，在内亥姆霍兹层中表现出低空间占位效应。这种现象易于DFOB^–优先氧化分解，在NCM811表面构建一层稳定的CEI，克服高电压下产气、过渡金属溶解和结构衰退等问题。实现了1.2-Ah的石墨||NCM811软包电池在4.6 V高电压下稳定的循环。

图2. 电池性能

An Electrolyte with Less Space-Occupying Diluent at Cathode Inner Helmholtz Plane for Stable 4.6 V Lithium-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202316839