由于传统碳酸盐和基于醚的电解质的窄电化学窗口的不相容性，使得开发新型溶剂用于锂金属电池具有重要意义。尽管氟化醚显示出改善的电化学稳定性，但它们几乎不能溶解锂离子。因此，目前的电解质化学挑战是在单个分子中结合氟化醚的高电压稳定性和醚的高锂离子溶剂化能力。

基于此，弗里堡大学Ali Coskun，首尔大学Jang Wook Choi提出了一种新的氟化醚，2,2-二甲氧基-4-(三氟甲基)-1,3-二氧戊环（DTDL），其结合了环状氟化和线性醚链段。

文章要点

1）基于分子设计的角度，研究人员引入了一个吸电子官能团-CF₃，以增加醚的氧化稳定性。然而，为了保持Li⁺溶剂化能力，调整-CF₃的空间排列以避免氟化碳原子直接连接到-O-原子上，如TFEO、BTFE和TTE等氟化醚。因此，四甲基原碳酸酯核被整合以在容易的一锅反应中结合环状氟化和线性醚链段，从而形成高度预组织化的结合位点，其对Li⁺具有受控的溶剂化能力以增加离子对，同时实现高氧化稳定性。

2）在仅添加1 M的双(氟磺酰基)酰亚胺锂（LiFSI）盐之后，在基于DTDL的电解质中观察到接触离子对（CIP）和聚集（AGG）簇的形成，这与先前的报道一致。值得注意的是，在低浓度下Li⁺配位的FSI阴离子聚集体的形成具有重要意义，这一现象通常在HCEs和LHCEs中获得。

3）所获得的溶剂化结构实现了将氧化稳定性提高到5.5 V（vs Li/Li⁺），以及FSI衍生的无机SEI层和0.75的高Li离子迁移数。基于这些特殊功能，采用1 M LiFSI-DTDL的Li|Cu半电池在500次循环中表现出99.2%的高平均CE。此外，有限过量Li|LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）全电池在2 M LiFSI-DTDL电解液中，在0.5 C循环200次后容量保持率达到84%，显示了这种新型电解液的巨大应用潜力。

参考文献

Zhao, Y., Zhou, T., Ashirov, T. et al. Fluorinated ether electrolyte with controlled solvation structure for high voltage lithium metal batteries. Nat Commun 13, 2575 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-29199-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29199-3