北大庞全全/湖南科技大学汪靖伦：氟化腈分子设计实现准固态硫反应机制的硅硫电池

背景：锂硫电池因其高能量密度被视为下一代电池候选，但面临多硫化物穿梭和锂金属负极枝晶等问题。硅负极可替代锂金属，但硅体积膨胀和多硫化物穿梭仍限制锂硅-硫电池性能。准固态硫反应机制通过弱溶剂化电解质抑制多硫化物溶解，有望解决这些问题，但需开发兼容硫正极和硅负极的新型电解液。研究目的：设计氟化腈电解液，通过分子工程调控溶剂化结构，实现准固态硫反应，提升锂硅-硫电池的循环稳定性和电化学性能。结论：氟化腈电解液（如F5EON/TTE-FEC）能抑制多硫化物溶解，促进准固态硫反应，并在电极界面形成稳定SEI/CEI。锂硅-硫电池在0.2C下循环100次后容量保持率达90.2%，库仑效率99.9%，展现出高能量密度和稳定性，为电池电解液设计提供了新思路。