電動汽車、大規(guī)模儲能、極地研究、深空探索等都對儲能電池的能量密度和低溫性能提出了更高的要求，近年來，具有鋰金屬負極高比容量的鋰金屬電池成為最有前景的高能量密度電池之一。
然而，在碳酸鹽電解質(zhì)中，溶劑分子與Li+相互作用強烈，阻礙了Li+的遷移和鋰金屬界面的穩(wěn)定性。這一限制限制了鋰金屬電池在低溫環(huán)境下的應(yīng)用。
中國科學(xué)院金屬研究所李鋒教授團隊提出一種新的電解質(zhì)設(shè)計策略，通過調(diào)控溶劑中氧鍵的能量，實現(xiàn)鋰金屬電池在低溫條件下的優(yōu)異性能。
該研究成果作為補充封面文章發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。
本研究發(fā)現(xiàn)溶劑中氧鍵能與離子配位和界面?zhèn)鬏斆芮邢嚓P(guān)，并闡明了砜(S=O)、酯(C=O)、醚(C–O)等不同氧鍵對電解質(zhì)結(jié)構(gòu)和溫度適應(yīng)性的影響。
通過大量篩選，選定了氧鍵較弱的四氫呋喃類醚類溶劑，在此基礎(chǔ)上利用氟化溶劑與醚類溶劑分子之間的氫鍵進一步減弱Li+與溶劑之間的相互作用。
該策略顯著加速了Li +的脫溶過程，降低了溶劑對界面?zhèn)鬏敽头€(wěn)定性的副作用，鋰金屬電池在室溫、-20℃和-40℃條件下經(jīng)過150次循環(huán)后仍表現(xiàn)出較高的可逆性，容量保持率為100%。
這是目前文獻報道的最穩(wěn)定的低溫鋰金屬電池之一，實用化的Ah級電池在該新型電解液中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，該策略為低溫電池電解液的開發(fā)提供了一種新方法。
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