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雙離子電池（DIB）是一種很有前途的儲能系統(tǒng)，其具有高功率特性和快速充電能力。然而，常規(guī)電解液與高壓石墨正極和活性鋰金屬負極不兼容，從而導致DIB循環(huán)穩(wěn)定性差和庫侖效率低。

香港城市大學Denis Y. W. Yu等報道了一種全氟化電解液（1 m LiPF₆-FEC/FEMC），它可以通過在兩個電極上形成堅固且低電阻的鈍化膜來減少副反應，從而使石墨||Li DIB在高達5.2 V的電壓下高度穩(wěn)定地運行。

港城大AEM：全氟化電解液助力雙離子電池5000次循環(huán)！

圖1. 理論計算

一方面FEMC在石墨正極表面可形成穩(wěn)定的CEI，以防止其與電解液發(fā)生進一步反應。另一方面，F(xiàn)EC共溶劑在鋰金屬上形成保護性SEI，穩(wěn)定負極。FEC/FEMC電解液的協(xié)同效應使石墨||Li電池中的PF₆^–嵌入/脫出和鋰離子沉積/剝離過程可逆且高效，電池壽命達到5000次循環(huán)，容量保持率為94.5%，平均庫倫效率為≈99.2%，這是DIB有史以來報告的最佳循環(huán)性能之一。

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圖2. 石墨||Li電池的電化學性能

此外，該電解液體系還允許低溫應用DIB，這從0 °C (5 C)下3000多次循環(huán)后≈100%容量保持率中得到證明。同時，正極和負極上的界面層對離子傳輸具有很高的導電性，電壓極化較小，因此能夠在50C時以91.8%的容量利用率進行超快充電。

此外，使用氟化電解液還可以抑制電解液分解和自放電。這項工作在增加鹽濃度外，提供了一種新型穩(wěn)定高壓陰離子嵌入反應的替代方法，這為DIB和其他具有大電壓范圍的電池系統(tǒng)的電解液配方的進一步設計提供了指導。

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圖3. CEI分析

An All-Fluorinated Electrolyte Toward High Voltage and Long Cycle Performance Dual-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103360

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