氟离子电池（FIBs）因超高的理论能量密度、无枝晶安全性以及资源丰富性，近年来受到了广泛研究关注。尽管研究人员已提出一些阴离子受体用于解决无机氟化物盐的不可溶性问题，但由于氟离子难以从受体中解离，导致FIBs寿命短且比容量极低。
在此，中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队通过设计一种受体-多氟态电解液，展示了具有前所未有的长寿命和超高比容量的氟离子电池。
具体而言，三苯基氯化锑（TSbCl）为一种新型阴离子受体，凭借高路易斯酸性，在电解液中促进了氟化铯（CsF）的完全解离，形成的TSbCl-F复合物能够进一步与氟离子相互作用，形成受体-多氟态。
这一策略结合了氟化物盐的高解离能力和电极-电解液界面上氟离子释放的最小热力学势垒，从而赋予FIBs稳定的可逆氟化/去氟反应（经过3700个循环后，库伦效率高达99.5%，电压极化小于30 mV）和超高可逆容量（在100 mA g−1下，经过40个循环后仍保持580 mAh g−1）。并且高输出电压FIBs（CuF2//Li电池，放电平台电压为2.9 V）和更大尺寸的软包FIBs（CuF2//Sn+SnF2电池，具有530 mAh g−1的可逆容量）均展示了良好性能。
图1. 受体-多氟态电解液的全电池性能
总之，该工作提出了一种氟离子电池（FIB），具备长寿命、优异的库仑效率和在高电流密度下显著提高的比容量。研究显示，三苯基氯化锑（TSbCl）的高路易斯酸性促进了氟化铯（CsF）的完全解离，形成的TSbCl-F复合物能够进一步与氟离子相互作用，形成受体-多氟态。
基于此，半电池在0.1 mA cm−2电流密度下经过3700个循环后，展现出平均库仑效率高达99.5%。使用Sn+SnF2电极的对称电池在0.1 mA cm−2下的使用寿命超过1700小时，电压极化低至25 mV，并能够承受高达2 mA cm−2的高电流密度。
CuF2//Sn+SnF2全电池在100 mA g−1下经过40个循环后，仍展现出高达580 mAh g−1的可逆容量。高输出电压的CuF2//Li FIB（放电平台电压为2.9 V）和更大尺寸的CuF2//Sn+SnF2软包FIB（具有530 mAh g−1的可逆容量）均成功开发，展现出优异的氟离子迁移可逆性。因此，该工作提供了一种新型的电解液阴离子接受体策略，为开发具有高比容量和长寿命的氟离子电池提供了新思路。
图2. 氟离子迁移过程及在放电和充电过程中电化学界面（CEI）演变的示意图
Construction of Acceptor-Multi-F State Electrolyte to Enable Unprecedented Long-Life and High-Capacity Fluoride-Ion Batteries, Advanced Materials 2025 DOI: 10.1002/adma.202415106