上硅所李驰麟课题组AFM：可充氟离子电池电解液设计原则

主要观点总结

中国科学院上海硅酸盐研究所的李驰麟研究员团队最近在氟离子电池（FIBs）的电解液设计上取得了突破。他们通过协同高供体溶剂与醇阴离子受体，实现了可逆氟离子电池的高效运行。该研究成果已在国际知名期刊上发表。本文详细描述了该团队如何通过设计新型电解液策略同时调控氟化物的溶解和氟离子的穿梭，以提高FIBs的性能。该策略通过在醇阴离子受体苯甲醇（BA）中引入N, N-二甲基乙酰胺（DMA）作为高供体数溶剂，获得了高性能的FIBs电解液。该电解液可抑制活性物质的溶解，实现氟盐的高效解离。此外，该团队还通过密度泛函理论计算指导构建电解液，通过物理表征和理论计算相结合的方法研究溶剂化构型，并分析了电解液溶剂化结构的表征与模拟、可逆氟驱动转换及正极演化、电解液对穿梭抑制效应的机制等要点。

关键观点总结

关键观点1: 协同高供体溶剂与醇阴离子受体实现可逆氟离子电池的高效运行。

中国科学院上海硅酸盐研究所的李驰麟研究员团队通过设计新型电解液策略，使用高供体溶剂DMA和醇阴离子受体BA的协同作用，提高了FIBs的性能。

关键观点2: 设计的新型电解液可抑制活性物质的溶解，实现氟盐的高效解离。

通过引入DMA溶剂，调控了氟离子和铯离子的溶剂化构型，提高了氟离子在过量受体中穿梭和界面的脱溶剂化性能。

关键观点3: 通过密度泛函理论计算指导构建电解液。

利用密度泛函理论计算，指导了基于高供体溶剂与醇阴离子受体的电解液的设计。

关键观点4: 研究了电解液溶剂化结构的表征与模拟。

通过物理表征和理论计算相结合的方法，研究了高DN溶剂DMA对溶剂化构型的影响。

关键观点5: 分析了可逆氟驱动转换及正极演化。

通过X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜等技术手段，分析了电极在不同状态下的相组分和微观结构的演变。

关键观点6: 研究了电解液对穿梭抑制效应的机制。

通过组装全电池并研究其电化学性能，揭示了高供体溶剂DMA对FIBs穿梭效应的抑制机制。

文章预览

科学材料站 文 章 信 息 协同高供体溶剂与醇阴离子受体的电解液设计实现可逆氟离子电池 第一作者：李古月 通讯作者：李驰麟 单位：中国科学院上海硅酸盐研究所 科学材料站 研 究 背 景 氟离子电池（FIBs）以其离子半径质量小、理论能量密度高、氟储量丰富等优势，有望在未来成为下一代二次电池。而FIBs获得优异电化学性能的关键在于F-的快速传输以及氟基电化学反应的可逆运行，因此开发合适的电解质至关重要。目前主流的技术路线主要包括开发固态快氟离子导体、易解离的高分子氟盐、溶解无机氟盐的阴离子受体。但氟离子固态电解质策略由于较差的离子电导率难以实现室温下FIBs的稳定运行。而已报道的高分子氟盐策略多合成复杂、成本过高，难以实现大规模生产。相比之下，阴离子受体（AA）通过与 F-的强路易斯酸碱相互作用可应对CsF ………………………………