南开江淮静电相互作用实现有机锂电池的高稳定性

有机羰基电极材料由于其高容量、可再生性和环保性，在高性能锂电池领域具有广阔的前景。 然而，这些材料在常规电解质中的高溶解度阻碍了它们的实际应用，导致循环稳定性差，穿梭效应严重。

图1设计策略南开大学院士谢薇薇为解决锂电池的溶解问题，实现了锂电池的高循环稳定性，开发了一系列对有机羰基正极材料具有弱静电效应的氢氟醚（HFES）。 理论计算表明，HFES与羰基化合物-芘-4,5,9,10-四酮（PTO）的分子间相互作用远低于常用溶剂1,2-二甲氧基乙烷（DME），这主要是由于静电相互作用的差异。 拉曼光谱表明，1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲氧基丙烷（HFE-4）部分参与溶剂化，因此离子电导率在不同HFE基电解质中最高。 原位紫外可见光谱（UV-VIS）表明，在放电和充电过程中，PTO电极在DME基电解液中的溶解比HFE-4基电解液中的溶解严重得多。

图2因此，通过理论计算和实验研究，与DME基电解液相比，HFE-4基电解液中PTO的容量保持率（1000次循环后为78%）显著高于DME基电解液（400次循环后为34%）。 此外，HFE-4基电解液还可用于其他有机羰基正极材料，如亚苯-3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）。 总体而言，这项工作突出了HFEs在延长有机羰基电极循环寿命方面的应用前景。

图3PTO在放电和充电过程中的溶解行为和电化学性能，调节氢氟醚和羰基阴极之间的静电相互作用，向高稳定性有机锂电池发展 journal of the american chemical society 2023. doi: 10.1021/jacs.3c12358