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上硅所李馳麟Sci. Adv.：能量密度達1100 Wh/kg的高度可逆轉換型正極

由于其較高的能量密度，轉換型氟化鐵是一種很有前途的插層氧化物的替代正極。然而，在金屬-氟部分的重復分裂和重新鍵合期間，其固有的固-固轉化非常緩慢，這限制了其進一步應用。

圖1. 兩種氟氧化鐵的合成、結構和形態表征

為此，中科院上海硅酸鹽研究所李馳麟研究員等人設計了一種固-液“氟通道”，通過醚基電解液中的三（五氟苯基）硼烷（TPFPB）添加劑的陰離子受體激活氟氧化物的高度可逆轉化反應。

作為F^–受體的TPFPB 分子能夠解離無活性LiF并在多相界面處形成溶劑化的F^–中間體 [TPFPB-F]^–，這可以通過繞過堅韌的固-固轉換。

基于此，作者通過水合氟化鐵的熱誘導自氧滲透合成了兩種不同含氧量的金紅石型氟化物（FeO_0.3F_1.7和FeO_0.7F_1.3）作為正極材料。

圖2. 由TPFPB實現的固液F傳輸通道的表征

這種含電解液衍生氟化CEI層的固液通道的構建促進了氟氧化物正極中F的簡單往返傳輸和鋰的可逆嵌入/提取，這也是實現FeO_0.3F_1.7和FeO_0.7F_1.3持續轉化反應（能量效率接近80%）和高倍率性能（2 A g^-1時的可逆容量為320 mAh g^-1）的關鍵。

在220和4300 W/kg的功率密度下，FeO_0.3F_1.7和FeO_0.7F_1.3正極能量密度分別達到1100和700 Wh/kg。這種固液氟通道的關鍵發現可能為開發高能量密度的氟轉換電池系統提供有效的策略。

圖3. FeO_0.3F_1.7和FeO_0.7F_1.3正極的電化學性能

Construction of solid-liquid fluorine transport channel to enable highly reversible conversion cathodes, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abj1491

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