维度网讯，中国科学院大连化学物理研究所（Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences）陈忠伟（CHEN Zhongwei）、罗丹（LUO Dan）和王东东（WANG Dongdong）教授团队提出了一项基于“极性对比”的电解质设计策略，用于改善锂金属电池在极低温条件下的性能。相关研究成果已发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。

低温环境下，锂金属电池面临离子传输缓慢、锂离子去溶剂化动力学迟滞以及界面副反应加剧等问题，导致容量衰减和循环稳定性变差，限制了其在储能、电动汽车和航空航天等领域的应用。为解决这些挑战，研究团队通过调控阴离子与溶剂之间的离子-偶极相互作用，在低温下构建了稳定的阴离子主导溶剂化结构。

研究筛选出一对具有“极性对比”特征的溶剂：具有最低静电势最大值（ESPmax）的二甲氧基甲烷（DMM）和具有最高ESPmax的氟代碳酸乙烯酯（FEC）。在低温下，DMM与双氟磺酰亚胺阴离子（FSI⁻）之间减弱的相互作用有利于阴离子进入锂离子溶剂化鞘层；同时，FEC通过增强的离子-偶极相互作用进一步锚定FSI⁻，形成稳定的阴离子主导溶剂化环境。此外，DMM与FEC之间增强的偶极-偶极相互作用促进了锂离子去溶剂化动力学。通过精确调控这些相互作用，该团队在低温下实现了阴离子配位转变。

利用该策略，电解质诱导形成了富含氟化锂（LiF）的固体电解质界面相，这有助于在低温下实现均匀的锂沉积和高度可逆的沉积/剥离行为。测试结果显示，采用该电解质的Li||SPAN全电池在零下40摄氏度、4.5毫安时每平方厘米的高面容量条件下，循环150次后容量保持率为80%。此外，安时级软包电池在零下20摄氏度下稳定循环50次，表现出良好的低温循环稳定性和容量保持率。陈忠伟表示，这项研究揭示了低温条件下溶剂化结构动态演变的新机制，并为设计低温锂金属电池电解质提供了新的理论基础和研究策略。

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