多功能添加剂2-FBS通过溶剂化-界面协同调控实现极端条件下锂金属电池的高性能与热安全性

本综述提出了一种基于2-氟苯磺酰胺（2-FBS）的溶剂化-界面协同调控策略，通过优化Li+溶剂化结构（减少EC配位、增强FEC配位）、清除超氧自由基（·O2?）并构建富含LiF-Li3N-Li2S的无机杂化界面（CEI/SEI），显著提升了锂金属电池（LMBs）在高温（55°C）和快充（4 C）条件下的循环稳定性（1500圈容量保持率81.2%）与安全性（通过针刺测试）。

　　

亮点（Highlights）

• 2-FBS通过-SO₂-NH₂基团有效清除高电压下LiCoO₂（LCO）释放的超氧自由基（·O₂^?），中断自由基链式反应。

• 2-FBS调控Li⁺溶剂化结构，减少乙烯碳酸酯（EC）配位，抑制EC引发的副反应。

• 2-FBS优先分解形成富含LiF、Li₃N和Li₂S的杂化界面，其杨氏模量高达39.4 GPa。

• 该无机富集界面同时实现无枝晶锂沉积并增强阴极热稳定性。

• 改性电解质使LiCoO₂//Li电池在55°C下循环800次后容量保持率达82.8%，在4 C倍率下循环1500次后保持81.2%。

• 全充电软包电池通过针刺测试验证了电解质抑制热扩散的有效性。

结论（Conclusions）

总之，我们开发了一种利用2-FBS多功能添加剂的溶剂化-界面协同策略，通过同时优化Li⁺溶剂化结构和调控CEI组成，实现了锂金属电池在高温和高倍率条件下的长循环寿命。2-FBS添加剂通过减少Li⁺与EC溶剂的配位、同时增强与FEC溶剂的配位，有效调控了Li⁺溶剂化结构，从而形成更有利的溶剂化环境。