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枝晶生長和鋰金屬負極上的寄生反應困擾著鋰金屬電池（LMBs）的實際應用。武漢大學趙焱、武漢理工大學廖小彬等報告了一種用于LMBs的新型全氟化電解液，命名為FFH。

圖1 電解液設計

具體而言，作者提出了一種由三種氟化溶劑（FFH=FEC、FEMC、HFTFE）組成的新型電解液，以用于高效、穩定的可充LMB。密度泛函理論（DFT）模擬證實，氟化增加了溶劑分子的氧化電位和HOMO-LUMO能隙，這有利于提高電解質中溶劑分子的穩定性，即使在相對較高的電壓條件下。

此外，FFH全氟電解液可促進形成高氟、致密、均勻和堅固的富含LiF的界面，可有效抑制金屬鋰陽極上的寄生反應和枝晶形成，導致均勻的鋰沉積。

圖2 半電池性能

因此，組裝的對稱Li||Li電池實現了超過1000小時的高循環穩定性，沉積/剝離的庫倫效率達到了理想的97.1%。此外，FFH全氟電解液與富鎳正極高度兼容，包括NCM811（Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂）和Ni92（Li[Ni_0.92Co_0.04Mn_0.04]O₂），這表現在Li||NCM811電池的CE為99.8%，Li||Ni92電池的CE為99.9%（4.5 V）。

此外，采用FFH全氟電解液的Li||Ni92電池在5V和1C的條件下表現出驚人的循環穩定性（第500次循環時容量保持率為68%）和高庫侖效率（500次循環后為99.8%）。總之，該工作中開發的FFH電解液為高性能LMB的安全運行提供了一個有效的策略。

圖3 全電池性能

High Voltage and Robust Lithium Metal Battery Enabled by Highly-Fluorinated Interphases. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.003

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趙焱/廖小彬EnSM：基于全氟化電解液的高壓高穩定鋰金屬電池

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