浙江大学范修林，最新JACS！

电极-电解液界面的稳定性是影响锂金属电池电化学性能的关键因素。然而，在脱锂的富镍正极表面，具有配位不足的过渡金属的强烈催化效应显著加剧了与锂金属相容的醚基电解液的寄生反应，从而降低了高压富镍电池的循环稳定性。

基于此，2025年3月4日，浙江大学周如鸿、范修林在国际期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Surface Chemical Coordination Stabilizes Ni-Rich Cathodes for High-Energy Li-Metal Batteries》的研究论文。

在此，研究人员提出了一种sp²诱导机制，通过分子与正极表面之间的界面轨道耦合来解决配位不足的问题。具有不饱和键的sp²杂化高氟化烯烃展现出高度离域化的电子特性（电子离域化指数 >0.95 au）和提高的负极稳定性（电离势 >10 eV）。

这些特性确保了与富镍正极的坚固且稳定的相互作用，促进了诱导轨道的形成。这些低能轨道容纳了镍的3d电子，有效缓解了界面配位不足并抑制了表面副反应。

在sp²杂化高氟化烯烃中，（全氟丁基）乙烯（PFBE）被确定为一种最优的诱导分子，因为其与正极表面的相互作用最强且具有优异的配位互补性。PFBE基电解液显著减轻了正极表面结构的退化，并展现出显著的循环稳定性，使得4.4 V的Li||LiNi₀.₈Mn₀.₁Co₀.₁O₂（30 μm Li，高负载3.7 mAh cm⁻² NMC811）全电池在320次循环后仍能保持80%的容量，而使用不含PFBE基电解液的电池仅能维持175次循环。

这项工作阐明了用于钝化高催化正极界面的sp²诱导机制，为耐用、高能量密度的锂金属电池的发展铺平了道路。

Surface Chemical Coordination Stabilizes Ni-Rich Cathodes for High-Energy Li-Metal Batteries, Journal of the American Chemical Society, 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c16406.