高電壓電解質(zhì)的設(shè)計對實現(xiàn)下一代高能量密度電池至關(guān)重要，因此受到學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，基于軌道分析（如最高占據(jù)分子軌道、軌跡平均投影態(tài)密度）和自由能循環(huán)的等常規(guī)評估手段分別受限于理論近似或計算復(fù)雜度，難以準確評估電解質(zhì)尺度的氧化電位，對電解質(zhì)氧化化學的有限認識和有效量化方法的缺乏極大阻礙了新型電解液配方的設(shè)計與開發(fā)。
近日，浙江大學范修林研究員團隊發(fā)展了一種外標方法來定量描述電解液體系的氧化穩(wěn)定性，該方法揭示了電解液氧化穩(wěn)電位與抗氧化性最低溶劑分子的原子電荷之間的線性關(guān)系，并基于具有代表性溶劑化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了一條標準曲線用于計算評估電解液的氧化電位。
作者以1,2-二甲氧基乙烷（DME）醚基電解液作為模型體系進行研究，結(jié)果表明，溶劑化結(jié)構(gòu)中陽離子和陰離子的比例在決定電解質(zhì)抗氧化穩(wěn)定性方面起著至關(guān)重要的作用，貧陰離子的接觸離子對結(jié)構(gòu)（CIP）比富陰離子的聚集體結(jié)構(gòu)（AGG）具有更高的氧化電位。為了驗證這一結(jié)果的可靠性，使用新型（三氟甲基）環(huán)己烷（FMCH）和1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷（HFCP）稀釋劑來配制基于雙(氟磺酰基)亞胺鋰（LiFSI）的局部高濃度電解液（LHCE），并進行電解液溶劑化結(jié)構(gòu)解析與電化學性能測試。結(jié)果表明，以CIP結(jié)構(gòu)為主的FMCH基LHCE的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于HFCP基LHCE。此外，F(xiàn)MCH-LHCE電解質(zhì)可以最大限度地減少電解質(zhì)氧化并形成緊湊的鋰沉積形態(tài)，進而在高載量鈷酸鋰正極（3.8 mAh cm-2）與薄鋰金屬負極（30 μm）的條件下實現(xiàn)了3.0~4.5V超過440次穩(wěn)定循環(huán)（80%的容量保持率）。 該工作建立了一個定量描述電解液氧化穩(wěn)定性的理論框架，為評估和設(shè)計耐氧化電解液體系提供了一種新見解。 論文信息 Upgrading Electrolyte Antioxidant Chemistry by Constructing Potential Scaling Relationship Ruhong Li, Zunchun Wu, Shuoqing Zhang, Jia Liu, Liwu Fan, Tao Deng, Lixin Chen, Xiulin Fan Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202406122
