Fluorinated Solvent Molecule Tuning Enables Fast‐Charging and Low‐Temperature Lithium‐Ion Batteries

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作者
Yanbing Mo,Gaopan Liu,Yue Yin,Mingming Tao,Jiawei Chen,Peng Yu,Yonggang Wang,Yong Yang,Congxiao Wang,Xiaoli Dong,Yongyao Xia
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (32) 被引量:72
标识
DOI:10.1002/aenm.202301285
摘要

Abstract Popularly‐used fluorination can effectively weaken Li + ‐solvent interaction to facilitate the desolvation process at low temperature; however, high fluorination degree sacrifices salt dissociation and ionic conductivity. Herein, functional fluorinations are well tuned with different amounts of F atoms to balance Li + ‐solvent binding energy and ion movement, which reveals the fluorination effect on the solvation behavior and low‐temperature performance. Noteworthily, the moderately‐fluorinated ethyl difluoroacetate (EDFA) successfully favors a lower binding energy than less‐fluorinated ethyl fluoroacetateand superior salt dissociation more than highly‐fluorinated ethyl trifluoroacetate, realizing the trade‐off between weak affinity and sufficient ionic conductivity. The well‐formulated EDFA‐based electrolyte exhibits a unique solvation sheath and generates inorganic‐rich solid electrolyte interphase with low resistance for smooth Li + diffusion, which enables graphite anodes with excellent fast‐charging capability (196 mAh g −1 at 6 C) and impressive low‐temperature performance with a reversible capacity of 279 mAh g −1 under −40 °C. Subsequently, the wide electrochemical potential window of EDFA‐based electrolyte endows the 1.2 Ah LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)||graphite pouch cells with a high reversible capacity retention of 58.3% at −30 °C and discharge capacity of 790 mAh at −40 °C. Such solvent molecules with a moderately‐fluorinated strategy promise advanced electrolyte design for lithium‐ion batteries operating under harsh conditions.
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