High-Voltage Sodium–Metal Batteries with Asymmetric Fluoroalkoxylated Organoborate Anion Chemistry

化学 乙醚 电化学 氧化还原 加合物 法拉第效率 相间 甲烷氧化偶联 组合化学 化学稳定性 无机化学 离子 电极 金属 键裂 离子键合 反应性(心理学) 配体(生物化学) 有机化学 化学工程 过渡金属 电解质 化学反应 路易斯酸 偶联反应 静电学 水溶液中的金属离子 氧化物 反应机理 高分子化学
作者
Zhiming Zhao,Andrei Dolocan,Arumugam Manthiram
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (32): 34352-34363
标识
DOI:10.1021/jacs.6c08026
摘要

The high reactivity of sodium (Na) metal restricts its compatibility to ether-based electrolytes, while the poor oxidative stability of ethers precludes their coupling to high-voltage cathodes, fundamentally limiting the operating voltage and energy density of sodium-metal batteries (SMBs). We present here a coordination-asymmetry strategy to reconcile this thermodynamic mismatch by generating in situ an asymmetric fluoroalkoxylated organoborate anion, [FB(OCH(CF3)2)3]- (BOF-), via a Lewis acid-base adduct reaction in ether electrolyte. The asymmetric ligand architecture differentiates oxidative and fluorination pathways: oxidizable B-O moieties mediate controlled interfacial reconstruction, whereas the terminal B-F units supply fluorine for chemical passivation. This self-adaptive chemistry yields nanoscale, conformal, compositionally graded interphases: a boron-oxide/boron-oxycarbide-rich cathode-electrolyte interphase (CEI) that mitigates ether oxidation and a bilayered inorganic-organic solid-electrolyte interphase (SEI) that regulates Na deposition. The nanostructured interphases enable highly reversible Na plating/stripping with an average Coulombic efficiency (CE) of 99.98% and sustain stable 4.3 V operation of anode-free SMBs in oxidation-prone ether electrolytes. This work establishes asymmetric boron coordination as a molecular-level design principle for creating chemically adaptive interphases that overcome the redox asymmetry in energy-dense electrochemical systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
JJky996688发布了新的文献求助10
4秒前
仄言发布了新的文献求助10
4秒前
baibai完成签到,获得积分10
5秒前
菠萝包包发布了新的文献求助20
5秒前
天天快乐应助雪儿采纳,获得10
5秒前
负责的问雁完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
赘婿应助wwww采纳,获得10
6秒前
ansteel应助jisoosin采纳,获得10
7秒前
7秒前
方舟遗留物完成签到,获得积分20
8秒前
大个应助淡淡的妍采纳,获得10
9秒前
Calipso完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
Miao发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
molihuakai应助大胆的云朵采纳,获得10
11秒前
机灵的沂应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
Criminology34应助科研通管家采纳,获得20
11秒前
turbodream发布了新的文献求助10
12秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得20
12秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
Nole应助羡鱼采纳,获得10
12秒前
核桃应助科研通管家采纳,获得30
12秒前
Nole应助羡鱼采纳,获得30
12秒前
机灵的沂应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
微笑猎豹应助快乐达不刘采纳,获得10
12秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
13秒前
会飞的生菜完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Römisch-Germanische Forschungen 1000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7610502
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9186280
关于积分的说明 19679102
捐赠科研通 7184283
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3270386
关于科研通互助平台的介绍 2434033
邀请新用户注册赠送积分活动 2265077