當(dāng)前位置：
傳統(tǒng)的商業(yè)電解液主要以碳酸酯溶劑、鋰鹽、添加劑等組成，然而，強(qiáng)極性溶劑的使用會呈現(xiàn)雙刃劍的特征，一方面，溶劑分子中的強(qiáng)極性官能團(tuán)有利于鋰鹽的有效解離；另一方面，由于Li+與溶劑分子的強(qiáng)親和力，會在電極界面處阻礙離子的脫溶劑化過程，對界面離子傳輸動力學(xué)產(chǎn)生不利影響。
在此，浙江大學(xué)范修林團(tuán)隊(duì)提出了一種分子對接電解液（MDE）的設(shè)計策略，該策略克服了鋰鹽在隱性溶劑分子（具有潛在的離子配位官能團(tuán)，但是由于空間位阻等導(dǎo)致無法溶劑化離子)中解離的局限性，同時在電極界面處實(shí)現(xiàn)了快速鋰離子脫溶劑化過程和穩(wěn)定的界面電化學(xué)反應(yīng)。
而言，該策略通過非配位溶劑與氟化苯或鹵代烷烴化合物混合，激活了非配位溶劑，實(shí)現(xiàn)了快速穩(wěn)定的鋰離子化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，同時抑制了電極副作用反應(yīng)。結(jié)果顯示，作者利用這一策略開發(fā)的25種電解液，在全電池和軟包電池中均展現(xiàn)出了高鋰沉積/剝離庫侖效率和良好的容量保持率。
總之，該工作提出的分子對接電解液（MDE）設(shè)計策略，成功解決了鋰電池電解液在高電壓下動力學(xué)緩慢和副作用反應(yīng)嚴(yán)重的問題。作者通過在非配位溶劑中利用特定的氫鍵效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了鋰鹽的快速解離，從而促進(jìn)了快速的Li+反應(yīng)動力學(xué)并抑制了電極界面的副作用反應(yīng)。所設(shè)計的25種MDE電解液在實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出了超過99%的高庫侖效率，以及在高電壓Li電池中的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性和容量保持率。
特別是，使用1M LiFSI BTP/5FB電解液的電池在4.4V的高電壓下實(shí)現(xiàn)了700個循環(huán)后90%的容量保持，以及在實(shí)際容量條件下550個循環(huán)后98%的容量保持。因此，該策略為高電壓鋰電池電解液的設(shè)計提供了一個新途徑。
Molecular-docking electrolytes enable high-voltage lithium battery chemistries, Nature Chemistry 2024 DOI: 10.1038/s41557-024-01585-y