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北工大尉海軍/張旭AFM:基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液

北工大尉海軍/張旭AFM:基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液電解液的高壓穩(wěn)定性嚴(yán)重決定著電化學(xué)反應(yīng),這仍然是開發(fā)先進(jìn)鋁離子電池(AIB)的主要障礙之一。
北工大尉海軍/張旭AFM:基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液
圖1. 電解液設(shè)計(jì)
北京工業(yè)大學(xué)尉海軍、張旭等提出了一種氟調(diào)整策略,以提高低成本AlCl3/乙酰胺(AcAs)深共晶溶劑電解液的高壓穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),二氟乙酰胺(dFAcA)能為電解液帶來最佳的高壓穩(wěn)定性,氧化起始電位從2.21 V提高到2.78 V(相對(duì)于Al3+/Al)。
由于F對(duì)羧基O配位位點(diǎn)的退電子效應(yīng),dFAcA可抑制與AlCl3配位生成各種離子。dFAcA在電解液中配位可形成[AlCl2?(AcA)?(dFAcA)]+和[AlCl2?(dFAcA)2]+陽(yáng)離子,這些陽(yáng)離子的HOMO水平較低,因此具有良好的抗氧化能力。
北工大尉海軍/張旭AFM:基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液
圖2. dFAcA含量對(duì)電解液化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響
一系列電化學(xué)分析表明,經(jīng)dFAcA修飾的AlCl3/AcA電解液可改善鋁電極的沉積/剝離反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性。
因此,采用優(yōu)化電解液的Al-S電池可以提供良好的性能和較高的放電電壓,其主平臺(tái)電壓≈1.7-1.9 V,即使循環(huán)300次也幾乎沒有電壓衰減。總體而言,這項(xiàng)研究為高性能AIBs的高性能、低成本電解液設(shè)計(jì)提供了啟示。
北工大尉海軍/張旭AFM:基于氟取代乙酰胺添加劑的耐高壓深共晶溶劑電解液
圖3. Al-S電池性能
High-Voltage Deep Eutectic Solvent Electrolyte with Fluorine-Substituted Acetamide Additive for Aluminum-ion Battery. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305194

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