高能量密度的二次电池是发展高性能电子设备和电动载具的关键技术。其中，锂金属电池因金属锂负极具有高比容量和极低的电位（-3.04 V vs. SHE）而成为突破目前锂离子电池能量密度瓶颈、构建高比能二次电池的理想体系。

然而，锂金属负极循环的可逆性严重受限于活泼的电极界面带来的不均匀沉积问题。调控电极界面的物理和化学结构是提升界面稳定性，诱导锂金属电极均匀脱出和沉积，提升电池循环稳定性的重要策略。

近日，清华大学的张强教授以分子结构设计为突破口，提出了在金属锂表面有效持续构筑氟化固态电解质界面的分子设计原理。基于该原理，该团队构筑了氟代硝酸酯分子（AFA）用于高比能锂硫电池。

该研究理性设计了含氟分子在电解液表面的分解机制，以诱导金属锂界面产生高氟化锂含量的致密固态电解质界面膜。该分子构筑原理中，分子的有机化学结构被分为两部分：氟代烷基和诱导活性基团。其中，氟代烷基作为高氟含量的氟源，提供持续有效的供氟能力；诱导活性基团则用以活化碳氟键，提高氟的释放活性。

研究首先通过碳氟链两侧活性基团的代换，结合NMR跟踪反应进程，验证了活性基团对添加剂还原和诱导氟释放的动力学提升作用。之后根据原位NMR电池和离子溅射-XPS技术分别对AFA在液相和金属锂表面的分解和形成氟化锂的机制进行了分析，证明了活性基团的离去诱导了碳氟键的消去和氟化锂的生成。

对循环后负极的XPS和电镜表征结果表明，以该原理构筑的AFA分子可诱导金属锂界面产生高氟化锂含量的均匀固态电解质界面膜，并可提升循环后锂负极沉积的均匀性。在高硫载量（4.0 mg cm⁻²）匹配薄锂负极（50 μm）的锂硫电池中，应用AFA时的循环寿命可从62圈提升至183圈，并可支持360 Wh kg^-1（基于所有质量）锂硫软包电池的循环。