进步充电截止电压是进步锂离子电池能量密度的有用途径之一。但是，传统碳酸盐电解质氧化安稳性低，在正极上钝化才能差，特别是在4.3 V(vs. Li+/Li)下，因此会构成严峻的副反响，导致正极的过渡金属溶解和结构重构，然后下降电池功能。此外，碳酸盐电解质中构成的SEI层离子电导率较低，不利于LIBs的循环安稳性。为了进步正极-电解质的相容性，人们进行了很多的研讨。在正极外表涂覆或掺杂可以削减电解质和正极之间副反响的发生率。但是，它们的功能增强是有限的，特别是在高截止电压(4.5 V)下，由于这些CEI一般具有高界面电阻而且缺少自愈才能。电解质规划是一种很有出路的处理方案，有助于处理上述应战。

　　近来，浙江大学范修林教授，经过多功能溶剂分子规划规划了一种不易燃的氟磺酸盐电解质，它可以在高压正极上构成富无机正极电解质界面(CEI)，在石墨负极上构成有机/无机混合固体电解质界面(SEI)。电解液由1.9 M LiFSI溶解在1:2 v/v的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸盐和2,2,2-三氟乙基甲烷磺酸盐混合物中组成，完成了4.55 V的石墨LiCoO2和4.6 V的石墨NCM811电池，在5329次循环中容量坚持率分别为89%和85%，然后使能量密度比充电至4.3 V时分别进步33%和16%。该研讨以标题为“Multifunctional solvent molecule design enables high-voltage Li-ion batteries”的论文宣布在世界尖端期刊《Nature Communications》上。

　　【图1】根据安稳的LiOTf盐和PS成膜添加剂的多功能磺酸基溶剂的规划进程。

　　【图2】a石墨LCO电池在截止电压为4.55 V、充电速率为1 C、放电速率为2 C时，在C/10下三次活化后的循环安稳性。b运用1.9 M LiFSI/TTMS-TM电解质的石墨LCO电池充放电曲线 C充电速率和2C放电速率下的循环安稳性。d运用1.9 M LiFSI/TTMS-TM电解液的石墨NCM811电池充放电曲线C放电下的倍率功能。f在1C充电和2C放电速率下，电池经过100次循环后的GITT放电电压曲线 h。g (f)中以椭圆杰出显现的电压弛豫进程的扩大图。

　　【图5】a选用从石墨NCM811电池中收回的石墨负极的对称电池在不同电解质中循环1000次后的EIS。b拟合得到的电阻。c使用SMD溶剂化模型计算了LiFSI、TTMS和TM的复原电位(相对于Li+/Li)和复原合作物。图为1.9 M LiFSI/TTMS-TM电解液在锂化石墨负极上的模仿复原产品。d拟合1.9 M LiFSI/TTMS-TM电解液中Li+在室温下的分散系数和首要复原产品Li2SO3、LiF和Li2O的分散能垒。e用BVEL办法模仿了Li+在体相Li2SO3中或许的分散途径。

　　【图6】a 1-Ah石墨NCM811软包电池的循环功能。b 1-Ah石墨NCM811软包电池的能效。c充满电的石墨NCM811软包电池的ARC测验。d针刺实验前后石墨LCO软包电池的光学图像。e不同充电截止电压下石墨NCM811软包电池的均匀电压和正极比容量。在3~4.6 V电压范围内，在0.5 C充电和1C放电条件下进行软包电池测验。

　　【图7】a在石墨负极上构成不同品种的SEI。b不同溶剂在充满电NCM811外表的氧化安稳性。c高压LIB电解液的规划原理。

　　本作业经过将添加剂(PS)和锂盐(LiOTf)的长处融合到溶剂中，报导了一种用于高压长循环锂离子电池的氟化磺酸电解质。提出的1.9 M LiFSI/TTMS-TM电解液经过按捺副反响(电解质氧化、过渡金属溶解、气体分出等)来安稳NCM811和LCO正极，并经过在石墨负极上构成含S物质(Li2SOx)完成快速的Li+嵌入/脱出动力学。此外，不易燃的电解液扩展了高压电池的极限，完成了4.55 V的石墨LCO和4.6V的石墨NCM811电池。它们可以在数千次循环中坚持安稳，一起具有杰出的安全性。此外，还提出了高压电解质的规划准则:(1)应具有高氧化安稳性(杰出的钝化才能，即应构成保护性的富无机CEI);(2)锂盐与溶剂之间的反响活性应适当(RI0 eV但挨近0 eV)，在石墨负极上生成具有高离子电导率的有机/无机杂化SEI。该发现供给了一种简略而有用的办法来制造电解质，以进步商业LIB的能量密度。