转化型金属氟化物（MFs）正极是高能量锂离子电池的潜力候选材料。然而，由于其正极/电解质界面处的有机溶剂电解质分解以及活性材料在循环过程中（尤其是在高温（60°C以上）条件下）的溶解，其循环性能受到限制。
在此，湘潭大学黄建宇、黄俏等人开发了一种热稳定性高且不含有机溶剂的电解质（OSFE），该电解质由三种低熔点碱金属全氟磺酰亚胺盐组成，能够有效减少不良溶剂分解。此外，通过化学气相沉积技术，对代表性金属氟化物NiF₂进行了一层均匀的碳涂层处理，从而有效防止了活性材料的溶解。OSFE与碳涂层的协同作用使得原本无法循环的NiF₂正极在80°C下经过160次循环后展现出高达450 mAh g⁻¹的可逆放电容量。
此外，通过在OSFE中加入10 wt.%的Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS），NiF₂的循环次数延长至300次，并在60°C下保持350 mAh g⁻¹的优异放电容量。
图1. 电池性能
总之，该工作提出了一种由LiTFSI、LiFSI和CsTFSI组成的热稳定性有机溶剂自由电解质（OSFE），用于在高温下稳定典型的NiF₂正极。为了进一步减少界面副反应，通过化学气相沉积（CVD）技术在NiF₂表面涂覆了一层碳，提供了一层均匀且薄的保护层。这种双重策略使得NiF₂正极在高温下的循环次数达到了前所未有的水平。NiF₂–C10样品在80°C下实现了160次循环，放电容量高达450 mAh g⁻¹。
此外，通过在OSFE中加入一定量的硫化物电解质（如LGPS），电池可以在60°C的较低温度下循环，循环次数延长至300次，放电容量为350 mAh g⁻¹。因此，该工作有望加速金属氟化物正极在锂离子电池中的工业应用，以实现更高的安全性和能量密度。
图2. 机制探究
Enabling Metal Fluorides Cathodes at Elevated Temperatures Using a Molten Salt Electrolyte, Advanced Energy Materials 2025 DOI: 10.1002/aenm.202500293
黄建宇 湘潭大学特聘教授，新能源专业学科带头人，博士生导师。先后任职于日本国家无机材料研究所、日本大阪大学，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，美国波士顿学院、美国桑迪亚国家实验室纳米科技综合中心。黄老师从事纳米力学与能源科学研究工作20多年，在电池研究领域取得了系列原创性研究成果，建立了多种纳米力学和能源材料透射电镜-探针显微镜（TEM-SPM）的原位定量测量技术，在国际上率先制造出可在高真空度电镜中工作的锂电池，发明了在原子尺度上实时观察锂离子电池充放电过程的新技术，形成了原位纳米尺度电化学和纳米力学研究的新领域，为锂离子电池研究提供了有效的技术手段，得到了学术界的广泛认同和高度评价。研究成果发表在Nature、Science、Physical Review Letters、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Nature Methods、PNAS、Nano Letters等杂，H因子为97，总引用次数超过30000次。