介绍
2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇(Pentaethylene Glycol Monomethyl Ether,简称 PEGME)具有线性醚链结构,分子式为CH3OCH2CH2O5H。易溶于碳酸酯类(如 EC/DEC)、醚类(如 DME)等电池常用溶剂,也可与水、醇类等极性溶剂混溶。其分子中富含多个醚氧原子,具备良好的配位能力和溶解性,在电解质添加剂、有机合成等领域具有重要应用,尤其在锂金属电池的电解质设计中。

图一 2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇
应用
2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇可以作为配体构建硼基锂盐电解质添加剂,即锂(15 - 甲氧基 - 2,5,8,11,14 - 五氧杂十六烷)三氟硼酸盐(L-LiMCFB),参与电解质 - 阴极界面(CEI)的形成调控。以 LiBF₄为基础,用 PEGME 取代一个 B-F 键形成 B-O 键,通过 PEGME 的醚氧原子与 Li⁺配位,期望调控添加剂的阳极分解路径;PEGME 作为宿主基团连接硼中心,理论上可通过醚氧 - Li⁺配位影响硼基盐的电子结构。
配位强度
EC/DEC 溶剂中,L-LiMCFB 的⁷Li 化学位移为 - 1.00 ppm,而 C-LiMCFB(含 15C5)为 - 1.56 ppm,表明2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇与 Li⁺的配位作用更弱,对 Li⁺的屏蔽效应显著低于 15C5;加入Na⁺或12-冠-4时,PEGME与Li⁺的配位易被破坏,而 15C5 与 Li⁺的空腔匹配性强,配位结构更稳定;L-LiMCFB 的 HOMO 主要定位于未与 Li⁺配位的自由醚链单元,而 C-LiMCFB 的 HOMO 集中在硼原子上,导致二者分解路径存在本质差异。
阳极分解路径与 CEI 性能
由于2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇与 Li⁺的配位松散,部分 Li⁺未形成有效配位,导致阳极分解随机启动。既可发生 B-O 键断裂,也可发生未配位醚链的 C-O 键氧化,最终形成异质化的 CEI 层,仅含少量硼氧簇和 LiF,且分布不均;15C5 与 Li⁺的刚性空腔配位可有序调控分解路径,先选择性断裂 B-O 键,再激活 C-O 键氧化,形成均匀的 CEI 层(富含连续硼氧簇和 LiF),C-LiMCFB 体系的电池循环寿命是 L-LiMCFB 的 2 倍以上,且在高电压(4.5-4.7V)和不同溶剂体系中均表现出更优的稳定性[1]。

图二 2,5,8,11,14-五氧杂-16-十六烷醇和Li的结合能
参考文献
[1]Zhou H ,Hou W ,Zhu D , et al.Controlled Anodic Decomposition Pathway of Supramolecular Lithium Borate for Rationally Tuned Interphase Chemistry[J].Angewandte Chemie,2025,137(19):e202500425-e202500425.DOI:10.1002/ANGE.202500425.