Solvation engineering of non-aqueous electrolytes for room-temperature fluoride-ion batteries

材料科学 溶剂化 氟化物 电解质 水溶液 离子 无机化学 工程物理 化学工程 纳米技术 物理化学 有机化学 电极 化学 工程类
作者
Zhiqiang Fu,Xu Yang,Yao Tian,Xia Hu,Yao Wang,Lili Lin,Feiyu Kang,Guoxiu Wang,Baohua Li,Dong Zhou
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:70: 103533-103533 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103533
摘要

Fluoride-ion batteries (FIBs) with high energy density and low cost are a promising new generation battery system for renewable energy storage. However, their room-temperature operation is strongly impeded by the lack of compatible electrolytes. Herein, we demonstrate that a stable room-temperature FIB can be achieved by tailoring the solvation chemistry of a non-aqueous liquid electrolyte. As validated by computational modeling and spectroscopic investigations, the cost-efficient β-hydrogen-free tetramethylammonium fluoride (TMAF) salt can efficiently prevent Hofmann elimination-induced electrolyte decomposition. Meanwhile, the synergistic effect of strong-polarity solvent and anion acceptor additive endows the high salt solubility (up to 0.7 M) and room-temperature ionic conductivity (6.12×10−3 S cm−1 at 25°C) for the electrolyte. Owing to the virtue of this new electrolyte design, the Zn||CuF2 and Li||CuF2 FIBs were successfully constructed, delivering high reversibility, stable interface, and extended life. This work offers a new pathway for clearing the formidable bottlenecks in developing high-performance Fluoride-ion batteries.
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