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Boron trifluoride methyl sulfide additive with oxygen scavenging and interfacial manipulation enabling high-performance Li-rich layered oxide cathode
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富锂层状氧化物(LRLO)凭借阴离子氧化还原反应可以实现超高比容量,是下一代高能量密度锂离子电池极具潜力的正极。但是充放电过程释放的活性氧物种会对碳酸酯电解液产生亲核进攻,引发电解液持续分解、过渡金属大量溶出、正极层状结构向尖晶石 / 岩盐相不可逆相变,造成电池快速容量衰减。 本文提出使用**三氟化硼‑甲硫醚络合物(BTFMS)作为新型功能添加剂**,用于稳定 4.8 V 高压 LRLO 正极。BTFMS 可以优先捕获充放电产生的活性氧物种,并且在正极表面原位生成一层薄、致密、高模量的富硼无机正极‑电解液界面膜(CEI)。该界面层可以阻隔电解液与高活性的正极表面接触,抑制溶剂亲核分解、减少\(\ce{LiPF6}\)水解与 HF 生成,同时显著抑制过渡金属溶出,维持 LRLO 层状晶体结构,提升阴离子氧化还原的可逆性。电化学结果表明:添加 0.5 vol.% BTFMS 的电解液体系下,Li//LRLO 半电池在 2‑4.8 V、1 C 条件下长循环稳定性大幅提升;在 45 ℃高温条件下同样具备优异循环性能。界面表征证明 BTFMS 衍生 CEI 膜拥有更高杨氏模量,界面阻抗增长被显著抑制。基于该电解液组装的石墨 ||LRLO 软包电池可以实现稳定高压循环。本工作提出一种硼基络合物添加剂策略,为解决富锂正极活性氧诱导电解液分解问题提供新的思路。
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