Toward Understanding the Effect of Fluoride Ions on the Solvation Structure in Lithium Metal Batteries: Insights from First-Principles Simulations

溶剂化 溶剂化壳 电解质 材料科学 锂(药物) 化学物理 离子 隐溶剂化 计算化学 物理化学 化学 有机化学 电极 医学 冶金 内分泌学
作者
Jianhui Zheng,Yao Wang,Juncheng Wang,Huadong Yuan,Yujing Liu,Tiefeng Liu,Jianmin Luo,Jianwei Nai,Xinyong Tao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (43): 48762-48769 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsami.2c14770
摘要

Regulating the structure and composition of the lithium-ion (Li+) solvation shell is crucial to the performance of lithium metal batteries. The introduction of fluorine anions (F-) into the electrolyte significantly enhances the cycle efficiency and the interfacial stability of lithium metal anodes. However, the effect of dissolved F- on the solvation shell is rarely touched in the literature. Herein, we investigate the evolution processing of the fluorine-containing solvation structure to explore the underlying mechanisms via first-principles calculations. The additive F- is found to invade the first solvation shell and strongly coordinate with Li+, liberating the bis(trifluoromethanesulfonyl) imide anion (TFSI-) from the Li+ local environment, which enhances the Li+ diffusivity by altering the transport mode. Moreover, the fluorine-containing Li+ solvation shell exhibits a higher lowest unoccupied molecular orbital energy level than that of the solvation sheath without F- additives, suggesting the reduction stability of the electrolyte. Furthermore, the Gibbs free energy calculations for Li+ desolvation reveal that the energy barrier of the Li+ desolvation process will be reduced because of the presence of F-. Our work provides new insights into the mechanisms of electrolyte fluorinated strategies and leads to the rational design of high-performance lithium metal batteries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
liu123456完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
充电宝应助11采纳,获得10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
BowieHuang应助霜降采纳,获得10
3秒前
阿拉艾浩基完成签到,获得积分10
3秒前
杨建明发布了新的文献求助10
4秒前
YY完成签到,获得积分10
4秒前
Accept2024发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6应助张佳乐采纳,获得10
5秒前
喜爱大白兔完成签到 ,获得积分10
6秒前
子勋完成签到,获得积分10
6秒前
wuxunxun2015发布了新的文献求助10
6秒前
huang完成签到,获得积分10
7秒前
还魂灬祭发布了新的文献求助10
7秒前
灵运完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
科研通AI6应助深情的凝梦采纳,获得30
8秒前
sodarday完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
ctyyyu完成签到,获得积分10
10秒前
英姑应助还魂灬祭采纳,获得10
11秒前
13秒前
香蕉诗蕊应助Hazelwf采纳,获得10
14秒前
找呀找完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
子勋发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Breezeng关注了科研通微信公众号
17秒前
我在高维宇宙完成签到,获得积分10
17秒前
林场完成签到,获得积分20
17秒前
影子发布了新的文献求助20
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
北风语完成签到,获得积分10
19秒前
高雨晴发布了新的文献求助30
19秒前
gm完成签到,获得积分10
19秒前
小付发布了新的文献求助10
20秒前
11发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
King Tyrant 720
Lectures in probability theory and mathematical statistics - 3rd Edition 500
The Synthesis of Simplified Analogues of Crambescin B Carboxylic Acid and Their Inhibitory Activity of Voltage-Gated Sodium Channels: New Aspects of Structure–Activity Relationships 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5597235
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4682446
关于积分的说明 14826453
捐赠科研通 4659873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2536467
邀请新用户注册赠送积分活动 1504178
关于科研通互助平台的介绍 1470139