摘要：当前基于碳酸酯的商业电解液因其液态温度范围较窄难以满足在零下温度下运行的锂电池需求。相比之下，具有低冰点、低粘度和高离子导电性的醚类溶剂更加抗冻。然而，醚基电解液的低氧化电位（vs Li
当前基于碳酸酯的商业电解液因其液态温度范围较窄难以满足在零下温度下运行的锂电池需求。相比之下，具有低冰点、低粘度和高离子导电性的醚类溶剂更加抗冻。然而，醚基电解液的低氧化电位（vs Li+/Li 4.0 V以下）限制了其在高电压操作中的应用。
在此，南开大学程方益团队提出了一种用于高电压和低温LBs的非浓缩无氟醚类电解液。由于具有低冰点、低粘度、高极性和弱溶剂化的特性，四氢呋喃（THF）被选为溶剂，并进一步溶解二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、六氟磷酸锂（LiPF64-阴离子配合物，重新排列溶剂化物质的降解顺序。模拟结果表明，二者有助于提升醚基电解液的高压稳定性。基于此，配制的电解液与LiNi0.8Co0.1Mn0.1（NCM811）正极兼容，并在宽温度范围内（从-30到25℃）以2.7-4.5V的电压范围提供可逆容量，展现出优异的电化学性能。
图2. 电荷转移动力学和低温电化学性能总之，该工作提出了一种通过多阴离子调控本体和正极/电解液界面中溶剂化环境来提高无氟醚类电解液高压兼容性的策略。结果显示，离子偶极相互作用调节了溶剂化物种的相对HOMO能级，重新排列了电解液组分的分解顺序，从而显著提高了THF电解液的氧化稳定性。阴离子在界面处的优先吸收使醚分子发生位移，导致溶剂缺乏的界面溶剂化环境，并在正极表面形成富含无机和抗氧化剂的CEI层。由于协同效应，所设计的P2B2D6电解液支持高电压Li||NCM811电池，在4.5 V和30℃的高电压下，200次循环后实现了93.10%的容量保持率和143.3 mAh g-1的可观比容量。因此，该项工作阐明了离子偶极相互作用在调节溶剂化环境以稳定醚基电解液中的作用，并扩展了高能、低温锂电池的电解液设计策略。
图2. 基于THF的电解液的电化学性能Modulating Interfacial Solvation via Ion Dipole Interactions for Low-Temperature and High-Voltage Lithium Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.20241585 来源：华算科技
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