基于氟化二醇（DOL）的共聚物电解质，为锂离子电池提供了宽的电化学窗口和稳定的界面特性

《Journal of Materials Chemistry A》：Fluorinated DOL-based copolymer electrolytes enabling wide electrochemical window and stabilized interphases for lithium batteries

固态电解质通过氟化聚醚材料设计实现高离子电导率（7.3×10?? S/cm）、宽电化学窗口（>5.9 V）及稳定电极界面（LiF富集层），显著提升锂离子电池阻燃性（>300°C热稳定）和长循环寿命（LFP正极150次后93.2%容量保持率，NCM622正极100次后180 mAh/g容量）。

　　

用于锂离子电池的固态聚合物电解质面临诸多关键挑战，包括离子导电率低、界面不稳定以及电化学窗口狭窄等问题。为克服这些限制，我们通过LiPF₆引发的1,3-二氧杂环戊烷（DOL）与缩水甘油基2,2,2-三氟乙基醚（GTE）单体的开环共聚反应，开发出一种原位聚合的氟化聚醚电解质。我们的分子设计引入了氟化侧链，利用其高电负性来实现多功能性能。这种氟化策略不仅增强了Li⁺的解离能力，使离子导电率达到了7.3 × 10^?4S cm^?1，还促进了在两个电极上形成稳定且具有离子导电性的同时电子绝缘的界面（该界面富含LiF）。坚固的C–F和M–F键赋予了该电解质极佳的阻燃性能，其点火抗性超过10秒，热稳定性超过300°C。因此，该电解质的电化学稳定性窗口非常宽，超过5.9 V，Li⁺的迁移活化能极低，仅为0.22 eV。PDOL/GTE-IL电解质显著提升了界面稳定性：以0.05 mA cm^?2的电流密度下，锂对称电池可稳定运行超过650小时，而过电位极小，远优于仅使用PDOL-IL的对照组（后者在450小时后失效）。该电解质还表现出优异的倍率性能（在0.1C电流密度下放电容量为154.8 mAh g^?1，容量恢复率为91.5%），并且在全电池中的长期循环性能也很出色：在0.1C电流密度下，与LiFePO₄（LFP）正极配合使用150次循环后，容量保留率为93.2%。此外，该电解质还与高镍含量的LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（NCM）正极兼容良好，例如在1C电流密度下100次循环后，NCM622正极的放电容量仍可维持在180 mAh g^?1。这种分子工程方法为高性能、安全的固态电池提供了一个可扩展的制备平台。