原位氟化凝胶电解质构筑界面稳定的高压锂电池

摘要

高压运行下传统凝胶电解质（GPEs）中的溶剂与阴离子易发生不可逆氧化分解，导致正极形成异质高阻抗正极电解质界面（CEI）膜并引发过渡金属溶出；其液态组分同时与锂金属剧烈反应，形成脆弱固体电解质界面（SEI）膜，加剧离子通量不均、枝晶生长和“死锂”堆积，显著提升短路风险并加速容量衰减。为此通过分子设计与界面协同调控策略，开发以聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）与丙烯酸2,2,2-三氟乙酯（TFEA）原位共聚为骨架、丁二腈（SN）为添加剂的复合凝胶电解质，并测试其性能。结果表明：TFEA中—CF₃基团优先还原形成富含LiF的SEI层，其高离子选择性可均匀锂离子流，抑制枝晶并实现锂对称电池大于1 300 h的稳定循环；在正极侧SN高压氧化分解生成高离子导Li₃N,与TFEA氧化分解形成的LiF组分协同构筑稳定CEI层，共同抑制溶剂/锂盐分解及过渡金属溶出；电解质电化学稳定窗口被显著拓宽至4.8 V,组装的Li||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池在4.5 V下循环120圈后容量保持率高达75.23%（0.5 C）。

关键词

锂电池 / 凝胶电解质 / 界面 / 高压