Si負(fù)極和富鋰正極因其具備高理論比容量，是下一代高能量密度鋰離子電池電極材料的研究熱點(diǎn)。但是由于循環(huán)過程中Si負(fù)極巨大的體積膨脹和富鋰正極不可逆的相轉(zhuǎn)換，限制了其實(shí)際應(yīng)用。

近日，韓國(guó)蔚山科技大學(xué)Jaephil Cho教授、Sung You Hong教授、Nam-Soon Choi教授作為共同通訊作者在Energy & Environmental Science刊表了題為“Unsymmetrical fluorinatedmalonatoborate as an amphoteric additive for high-energy-density lithium-ionbatteries”的研究性文章。研究人員引入對(duì)正負(fù)極具有雙重修飾作用的電解液添加劑LiFMDFB，在FEC的輔助下，改善了基于富鋰正極和硅碳負(fù)極的全電池的電化學(xué)性能。

圖1：

(a)：LiFMDFB合成路線圖

(b)：EC、FEC、VC、LiDFOB、LiFMDFB等HOMO/LUMO能級(jí)比較

對(duì)比圖中所列EC、FEC、VC、LiDFOB、LiFMDFB等物質(zhì)的最高占有分子軌道(HOMO)能級(jí)和最低未占分子軌道(LUMO)能級(jí)，可以發(fā)現(xiàn)LiFMDFB的LUMO能級(jí)低于FEC的LUMO能級(jí)，表明LiFMDFB的電子親和性更強(qiáng)，會(huì)在FEC分解之前得電子被還原，附著在負(fù)極材料表面。同時(shí)LiFMDFB相比EC、FEC具有較高的HOMO能級(jí)，優(yōu)先失電子被氧化。優(yōu)先還原同時(shí)優(yōu)先被氧化，為L(zhǎng)iFMDFB在正負(fù)極同時(shí)生成保護(hù)隔層提供了可能。將其應(yīng)用于富鋰正極和硅碳負(fù)極組裝的全電池，電池的能量密度、庫(kù)倫效率、循環(huán)穩(wěn)定性均得到了明顯提升。電池性能的提升得益于LiFMDFB誘導(dǎo)生成的正極保護(hù)層防止了富鋰材料的晶間裂紋的生成及由層狀向尖晶石相的不可逆轉(zhuǎn)變，同時(shí)LiFMDFB+FEC誘導(dǎo)生成的負(fù)極SEI膜有效抑制了硅的體積膨脹。

圖2：

(a)：有無LiFMDFB添加劑的富鋰/硅碳全電池循環(huán)穩(wěn)定性比較

(b)：有無LiFMDFB添加劑的富鋰/硅碳全電池倍率性能比較

圖3：LiFMDFB誘導(dǎo)的保護(hù)層對(duì)富鋰正極材料保護(hù)原理圖

圖4：富鋰正極材料循環(huán)后SEM形貌

(f、h-無LiFMDFBg、i-有LiFMDFB)

圖5：LiFMDFB+FEC誘導(dǎo)的SEI層對(duì)硅碳負(fù)極材料作用對(duì)比圖

參考文獻(xiàn)：Unsymmetrical fluorinatedmalonatoborate as an amphoteric additive for high-energy-density lithium-ionbatteries,2018,Energy &Environmental Science.DOI：org/10.1039/C8EE00372F.

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