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崔光磊/周新紅/崔子立ACS Energy Lett.: 高氟化鋁中心鋰鹽促進鋰金屬電池的界面相容性

配制電解液（如優(yōu)化鋰鹽類型/濃度、溶劑類型/比例和添加劑類型/含量）在保護鋰負極免受嚴重的鋰枝晶生長和粉碎方面非常有效。因此，迫切需要合成用于鋰金屬電池（LMB）的鋰鹽。

在此，中科院青島生物能源所崔光磊研究員、崔子立副研究員及青島科技大學(xué)周新紅副教授等人通過簡單的一步一鍋法創(chuàng)新性地合成了一種高度氟化（8-CF3）且以鋁（Al）為中心的鋰鹽，即全氟頻哪醇鋁酸鋰（LiFPA）。

具體而言，LiAlH₄與全氟頻哪醇在室溫下反應(yīng)成功合成了 LiFPA 鹽。由于其原子經(jīng)濟性高的優(yōu)點，該合成反應(yīng)選擇性高、安全性可控、產(chǎn)率高（>99%）且可擴展（一次>100 g）。研究表明，由于降低的表面張力和改善的潤濕性，基于LiFPA的電解液可以更有效地抑制鋰枝晶的生長。

圖1. LiFPA鹽的合成與表征

因此，基于LiFPA的電解液賦予了Li/LiCoO₂（面積容量為1.98 mAh cm^-2）、Li/LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（面積容量為3.5 mAh cm^-2）和Li/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（1.5 mAh cm^-2）等LMBs良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在鋰負極側(cè)，LiFPA將被還原且在SEI層內(nèi)部形成 LiF、Li₂O和鋁等保護物質(zhì)。

至于正極側(cè)，LiFPA鹽將有助于形成富含Al₂O₃、AlF₃和LiAlF₄的鈍化CEI層。這項工作說明了合成具有良好界面相容性的鋰鹽對于高性能LMB的重要性。

圖2. 基于LiFPA的電解液的良好界面相容性

Highly Fluorinated Al-Centered Lithium Salt Boosting the Interfacial Compatibility of Li-Metal Batteries, ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02489

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