鋰離子電池的發(fā)展無疑要求先進(jìn)的電解液具有卓越的環(huán)境適應(yīng)性和長期穩(wěn)定性。碳酸丙烯酯（PC）被證明是一種具有競爭力的溶劑，其具有高介電常數(shù)和廣泛的液體范圍，但其應(yīng)用受到石墨兼容性差和高粘性的內(nèi)在阻礙。

華中科技大學(xué)謝佳、曾子琪等通過調(diào)整Li⁺-PC相互作用的強(qiáng)度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在不改變?nèi)軇┗Y(jié)構(gòu)的情況下，開發(fā)了一種具有寬溫度范圍的PC基電解液。

圖1. PC基電解液的合理設(shè)計(jì)和電化學(xué)性能

具體而言，這項(xiàng)工作開發(fā)了一種僅由氟苯（FB）、PC和鋰鹽配制的PC基電解液。研究發(fā)現(xiàn)，在相對較低的鋰鹽濃度（2.3M）下，F(xiàn)B削弱了PC和Li⁺之間的親和力，促進(jìn)了石墨表面的脫溶劑化，從而提高了PC基電解液對石墨負(fù)極的電化學(xué)穩(wěn)定性。此外，當(dāng)與高鎳正極一起使用時(shí)，PC基電解液表現(xiàn)出增強(qiáng)的電化學(xué)性能。

圖2. PC基電解液的電化學(xué)性能

因此，石墨電極在1C條件下經(jīng)過500次循環(huán)后仍能保持80%的初始比容量，而NCM811正極也能達(dá)到400次循環(huán)的長期穩(wěn)定性。

此外，采用設(shè)計(jì)電解液的石墨/NCM811電池比采用傳統(tǒng)電解液的電池顯示出更高的電化學(xué)性能（-40至60℃），并且基于PC的電解液在-90至90℃的范圍內(nèi)可保持液體。總之，這種溶劑化結(jié)構(gòu)工程從分子尺度的設(shè)計(jì)上提出了一個(gè)新的方向，即在實(shí)用LIB中開發(fā)具有更強(qiáng)電化學(xué)兼容性和寬溫適應(yīng)性的PC基電解液。

圖3. PC基電解液的寬溫適應(yīng)性

Rejuvenating Propylene Carbonate-based Electrolyte Through Nonsolvating Interactions for Wide-Temperature Li-ions Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201801