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研究證明，使用氟化溶劑的電解質可以通過陰離子和氟化溶劑分子的分解形成堅固的固體電解質界面，從而有效提高鋰金屬電池的循環壽命。

在此，美國斯坦福大學鮑哲南教授、崔屹教授以及秦健教授等人通過調節醚基電解質溶劑的氟化度來研究其在鋰金屬電池中的性能。具體而言，作者通過在 1,2-二乙氧基乙烷 (DEE) 的一個乙氧基上連接一氟取代基并改變另一個乙氧基上的氟化度，從而提供三種氟化 DEE 溶劑分子（即 F1F0、F1F1 和 F1F2）。

與之前的高度氟化DEE 電解質相比，三種電解質均表現出更高的溶劑化強度和離子電導率，同時保持良好的氧化穩定性。鋰金屬負極和富鎳正極的全電池測試表明，較高的氟化程度有利于循環性能，循環穩定性遵循F1F0 < F1F1 < F1F2。其中F1F0 由于其對負極和正極的不穩定性而表現出較差的循環穩定性。雖然 F1F1 和 F1F2 對鋰金屬負極都表現出良好的穩定性，其中 F1F1 和 F1F2 實現80% 的容量保留時的循環次數分別為約 20 和約 80 。最后，作者證明 F1F2 在實際磷酸鐵鋰 (LFP) 軟包電池中能夠實現 90 次循環后才能達到 80% 的容量保持率。

圖1. Li||NCM811全電池性能

總之，該工作通過調節醚基電解質中溶劑的氟化度進而調整溶劑化強度和長期氧化穩定性。結果顯示，低氟化度呈現相對較強的溶劑化作用，但氧化穩定性較差，且可通過增加氟化度以犧牲溶劑化強度為代價來提高氧化穩定性。在氟化度相對較低的醚溶劑中，F1F0對鋰金屬負極和NMC正極的穩定性特別差。

雖然 F1F1 和 F1F2 顯示出相當的正極穩定性，但 F1F2 具有更好的負極穩定性，因此增強了電池的循環性能。該系列電解質的性能并不優于之前所報道的FDEE電解質，但改進的離子電導率有利于具有較低過電勢的電池系統的高電流密度（> 1 mAh/cm²）。因此，該項工作表明調節電解質溶劑氟化度的重要性，并且該方法適用于各種正極材料。

圖2. 鋰金屬半電池循環分析

Impact of Fluorination Degree of Ether-Based Electrolyte Solvent on Li-metal Battery Performance，Journal of Materials Chemistry A 2023 DOI: 10.1039/d3ta05535c

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?鮑哲南/崔屹/秦健JMCA：醚基電解質溶劑氟化度對鋰金屬電池性能的影響

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