近日，WilliamHill中文官方网站氢能与储能材料团队在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》发表了高压低温锂金属电池电解液的最新研究成果。论文题为“Unlocking High-Voltage and Low-Temperature Capability in Lithium Metal Batteries via Coupling Bulk Solvation Tailoring with Interfacial Electrostatic ‘Anchor-and-Shield’ Strategy”。我校为论文第一署名单位，赵美男为论文第一作者，姜智鹏和李永涛为共同通讯作者。

锂金属负极具有高理论比容量（3860 mAh g⁻¹）和低氧化还原电位，与高镍层状氧化物正极相结合，有望进一步提升锂电池的能量密度。然而，传统醚类电解液在高电压条件下易发生氧化分解，环状醚溶剂1,3-二氧戊环（DOL）易受Li⁺路易斯酸性作用发生开环聚合，导致电解液凝胶化和离子传输受阻。此外，锂沉积过程中电极界面容易形成贫阴离子、富溶剂的局部微环境，加剧溶剂分解和不均匀锂沉积。因此，如何协同调控电解液体相溶剂化结构与电极界面环境，兼顾高电压稳定性和低温反应动力学，是高性能醚类电解液设计面临的重要挑战。

（体相溶剂化与界面静电“锚定—屏蔽”协同调控机制）

（溶剂化结构重构及DOL聚合抑制实验与理论计算）

（TBA⁺界面锚定及锂金属沉积性能）

（高压、低温及高载量薄锂全电池性能）

针对上述问题，研究团队提出了体相溶剂化与界面静电“锚定—屏蔽”协同调控策略，通过在醚类电解液中引入低浓度四丁基硼氢化铵（TBABH₄），利用阴、阳离子的功能分工实现对电解液体相与电极界面的同步调节。其中，BH₄⁻通过参与Li⁺配位，削弱其路易斯酸性，抑制DOL开环聚合并降低脱溶剂化能量；TBA⁺则在负极双电层中富集，通过静电相互作用调节FSI⁻的界面分布，促进无机组分丰富的固态电解质界面膜（SEI）形成，从而改善锂金属沉积行为。

得益于上述协同调控策略，Li–Li对称电池稳定运行超过1800 h；Li–NCM811全电池在4.4 V截止电压下，于25 ℃和−20 ℃分别实现450次和300次稳定循环，容量保持率均达到80%。此外，在20 mg cm⁻²高载量NCM811正极和50 μm薄锂负极条件下，全电池稳定运行超过86次，容量保持率达到80%。该研究为高电压、宽温度范围锂金属电池的电解液设计提供了新的研究思路。

本研究工作得到国家自然科学基金（22308003、52471027）、安徽省教育厅自然科学基金杰出青年和优秀科研创新团队（2022AH020033、2022AH010025）等项目的支持。（撰稿：顾京宇 审核：赵何腹 李永涛）

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78590