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Angew. Chem. :功能化氯代溶剂用于超高电压锂金属电池的不可燃电解液

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伴随着锂金属电池的发展,具有高还原稳定性的醚基电解液体系受到广泛的关注。但是醚类溶剂的氧化稳定性不足和易燃的问题限制了其在高电压正极上的应用。高浓度和局域高浓度体系有效地拓宽了醚基电解液电化学窗口,同时构建富含氟化锂的界面层以抑制副反应发生。然而醚分子本征抗氧化能力和闪点的提升则需要从分子结构进行合理化设计。


近日,中国科学技术大学任晓迪教授通过氯代醚类溶剂分子1,2-双(2-氯乙氧基)乙烷(Cl-DEE)为主溶剂构建LiFSI/1.6Cl-DEE/3TTE电解液体系,不仅获得了优异的阻燃效果,而且成功实现超高电压下电池可逆循环。

强电负性氯取代基的引入,不仅可降低溶剂分子HOMO能级,提高其抗氧化能力,而且由于氯原子对于燃烧过程中自由基的捕获,提高了溶剂的闪点,增强了电解液的阻燃能力。此外氯原子的拉电子和空间位阻作用促使更多FSI-进入Li+内层溶剂化结构,从而促进阴离子参与反应,构建稳定的界面保护层。

LiFSI/1.6Cl-DEE/3TTE电解液体系在单晶NMC811界面形成了富含LiF和LiCl的均匀致密的界面层,有效抑制界面副反应的发生,使Li||NMC811电池在4.6 V甚至4.7 V的超高电压下实现了可逆的充放电循环。


这项工作中功能化氯原子取代的分子设计理念,为锂金属电池电解液的开发提供了新的方向。

文信息

Intrinsic Nonflammable Ether Electrolytes for Ultrahigh-Voltage Lithium Metal Batteries Enabled by Chlorine Functionality

Lijiang Tan, Shunqiang Chen, Yawei Chen1, Jiajia Fan, Digen Ruan, Qingshun Nian, Li Chen, Shuhong Jiao, Xiaodi Ren

文章的第一作者是中国科学技术大学的硕士研究生檀立江


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202203693


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