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嵌入化合物為當今商業(yè)化鋰離子電池提供了基礎。縱觀歷史，大量研究集中在主要依賴層狀氧化物或硫化物的電極的設計上，并由于溶解度問題而忽略了相應的鹵化物。

法國巴黎索邦大學Jean-Marie Tarascon、Alexis Grimaud等人展示了通過使用超濃電解液（5 M LiFSI/DMC）以電化學方式將Li⁺可逆地嵌入VX₃化合物（X = Cl、Br、I）中的可行性，從而打開了獲得Li_xVX₃相家族的途徑。

圖1 電解液工程解鎖Li⁺在VX₃相的可逆嵌入

作者通過實驗證明，活性材料在超濃電解液中具有低溶解度，這可以改善氧化還原活性材料的循環(huán)性能，因此可以用于將插層電化學擴展到過渡金屬鹵化物。

除了解鎖新型層狀結構的合成之外，該研究還為理解一種迄今為止尚不為人所知的與使用超濃電解液有關的效應奠定了基礎，即活性材料的溶解度降低。

圖2 循環(huán)時材料晶體結構的演變

事實上，作者證明了過渡金屬化合物在超濃電解液中的低溶解度來源于溶解度平衡的變化，也就是說，它來自熱力學效應，而不是動力學效應，這也適用于在超濃電解液中集流體的穩(wěn)定性會得到提高，盡管存在腐蝕性陰離子（例如 FSI- 或 TFSI-）。

這項工作的研究結果的機制和相應的影響豐富了對超濃電解液的基本理解，并構成了設計具有可調特性的新型嵌入化合物的關鍵步驟，適用于包括鋰離子電池在內的廣泛應用。

圖3 超濃電解液在熱力學上防止鹵化釩溶解

Extending insertion electrochemistry to soluble layered halides with superconcentrated electrolytes. Nature Materials 2021. DOI: 10.1038/s41563-021-01060-w

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Nat. Mater.：通過超濃電解液將嵌入電化學擴展到可溶性層狀鹵化物

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