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高比能电池中的全氟局部高浓度电解液研究OA

Research on perfluorinated localized high-concentration electrolytes for high specific energy batteries

中文摘要英文摘要

锂金属负极与富锂锰基(LLOs)正极是实现大于600 Wh/kg高比能电池的理想体系.针对其高活性与高电压特征,通过分子协同调控策略,构建了由乙酸2,2-二氟乙酯(DFEA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氟甲基六氟异丙醇醚(D3)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)组成的全氟局部高浓度电解液(DFD).理论与实验表明,弱溶剂化且耐氧化的DFEA促进FSI-进入Li+第一溶剂化鞘层,形成以接触离子对(CIP)和离子聚集体(AGG)为主的结构;FEC还原构筑富LiF且致密固态电解质界面(SEI);D3降低黏度并改善润湿性.DFD体系具有宽电化学窗口,使Li||LLOs电池在4.6 V电压下稳定循环150次.组装的608 Wh/kg的12.8 Ah软包电池在高面载量、贫电解液和低N/P条件下循环100次后容量保持率为64.5%,展现出良好应用前景.

Lithium metal anodes paired with lithium-rich manganese-based(LLOs)cathodes are ideal for high-energy-density batteries exceeding 600 Wh/kg.To address high reactivity and high voltage characteristics,a molecular synergistic regulation strategy was employed,a fully fluorinated localized high-concentration electrolyte(DFD)composed of 2,2-difluoroethyl acetate(DFEA),fluoroethylene carbonate(FEC),fluoromethyl hexafluoroisopropyl ether(D3),and lithium bis(fluorosulfonyl)imide(LiFSI).Theoretical and experimental results demonstrate that weakly solvating and oxidation-resistant DFEA promoted FSI-incorporation into the primary solvation sheath of Li+,forming con-tact ion pairs(CIPs)and aggregates(AGGs).FEC was preferentially reduced to build a LiF-rich and dense solid electrolyte interphase(SEI),D3 reduces viscosity and improves wettability.The DFD elec-trolyte exhibits a wide electrochemical window,enabling Li||LLO cells cycled stably for 150 cycles at 4.6 V.A 12.8 Ah pouch cell delivering 608 Wh/kg retains 64.5%capacity after 100 cycles under high loading,lean electrolyte,and low N/P ratio,highlighting significant application potential.

易伟亮;张创业;陈亮;刘兆平

宁波大学 材料科学与化学工程学院,浙江 宁波 315211||中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 动力锂电池工程实验室,浙江 宁波 315201中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 动力锂电池工程实验室,浙江 宁波 315201中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 动力锂电池工程实验室,浙江 宁波 315201中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 动力锂电池工程实验室,浙江 宁波 315201

信息技术与安全科学

锂金属电池氟代羧酸酯局部高浓度电解液高比能

lithium metal batteriesfluorinated carboxylateslocalized high-concentration electro-lytehigh energy density

《电源技术》 2026 (6)

1135-1144,10

国家自然科学基金(52472266)宁波市"科创甬江2035"重点研发计划(2025Z063)

10.3969/j.issn.1002-087X.2026.06.016

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