单相梯度溶剂电解液助力锂金属电池稳定运行

醚类电解液在锂金属负极应用中表现优异，但在高压全电池充电时，正极释放的锂离子会迫使溶剂和阴离子脱溶剂化，加剧电解液被氧化分解；同时，长期循环中电解液组分持续消耗，导致溶剂化结构不断变化，氧化还原稳定性下降。针对这一难题，研究团队在富阴离子醚类电解液中引入一种‘靶向配体反溶剂’（TLAS）。TLAS在静态下与锂离子结合能力较弱，几乎不参与常规溶剂化；但在高压全电池强电场作用下，其分子取向和分布发生显著变化，在正极表面被激活并发挥配位作用。这种电场响应式动态溶剂化行为，绕开了传统电解液中溶剂与阴离子在正极表面反复脱/再配位的固有缺陷，从而大幅减少电解液重构和界面层（CEI）劣化。基于该‘梯度溶剂化电解液’（GSE），研究人员成功研制出能量密度达450瓦时/千克的锂金属软包电池，循环寿命超过750次（容量保持率80%）；进一步优化后，还实现了605瓦时/千克超高能量密度软包电池，循环150次后容量保持率达96%。该策略不依赖复杂添加剂或昂贵氟化溶剂，从电解液微观溶剂化结构动态调控入手，为锂金属等金属离子电池的电解液工程提供了清晰、可行且易于放大的技术路径。