Abstrak
Baterai logam litium (LMB) tegangan tinggi dan pengisian cepat sangat penting untuk mengatasi keterbatasan jangkauan dan pengisian daya kendaraan listrik. Namun, elektrolit karbonat konvensional menghadapi keterbatasan intrinsik dalam mencapai kompatibilitas secara bersamaan dengan anoda logam litium dan tegangan tinggi. Keterbatasan ini muncul dari kinetika transpor Li+ yang lambat dan reaksi samping parasit, keduanya sebagian besar didorong oleh energi solvasi Li+ yang berlebihan yang melekat pada karbonat. Untuk mengatasi tantangan ini, kami mengusulkan strategi rekayasa konformasi molekul pelarut terfluorinasi dengan mengembangkan elektrolit turunan 2,2,3,3,4,4-heksafluoropentanadioat·anhidrida (HFPA) (HFPE). Konformasi kursi HFPA bersinergi dengan rasio F/C-nya yang tinggi untuk membentuk lingkungan solvasi polaritas rendah, yang secara efektif mengurangi hambatan energi desolvasi. Selain itu, preferensi ligan yang diinduksi HFPA untuk agregasi anion berkontribusi pada pembentukan selubung terlarut kaya anion sambil menstabilkan antarmuka elektroda-elektrolit. HFPE yang direkayasa menunjukkan kinetika transpor ion antarmuka yang dipercepat dengan peningkatan jumlah transferensi Li+ sebesar 0,64. Bila dipasangkan dengan katode LiNi0,8Co0,1Mn0,1O2 dalam kondisi operasi yang ketat (tegangan batas 4,5 V, laju 10 C), sel yang mendukung HFPE menunjukkan stabilitas siklus yang luar biasa. Khususnya, sel kantong logam litium 5,6 Ah skala industri yang menggunakan HFPE mempertahankan operasi yang stabil pada 4,5 V, yang menggarisbawahi kelayakan praktis dari pendekatan modulasi konformasi ini. Pekerjaan ini menetapkan strategi pergeseran paradigma untuk desain elektrolit generasi berikutnya dalam LMB kepadatan energi tinggi yang praktis.