快速充電被認為是商業鋰離子電池（LIBs）最令人羨慕的技術之一，但缺乏具有足夠離子傳導性和有效鈍化性能的合適電解液阻礙了其發展。

浙江大學范修林、巴伊蘭大學Malachi Noked等設計了一種混合溶劑電解液（1M LiPF₆-氟代碳酸乙烯/乙腈，FEC/AN，7/3體積），通過實現FEC主導的溶劑化結構和AN豐富的環境來克服這兩個限制。

圖1. 雙溶劑（FEC/AN）的分步設計原則

在此，作者系統地研究了不同溶劑比例的1M LiPF₆-FEC/AN電解液。結果觀察到電化學性能對FEC/AN比例的依賴性，這使得能夠將界面化學與電解液的整體特性（如離子傳導性、粘度等）分開。

具體來說，在由1M LiPF₆-7FEC/3AN組成的優化電解液中，Li-FECAN復合物和界面化學作用能夠實現極高的倍率能力。它們各自的影響可以通過研究7FEC/3AN中的Li⁺配位環境來量化：

（1）就成膜能力而言，Li⁺溶劑化鞘由FEC主導，AN/FEC的平均配位數比≤0.26；

（2）就離子傳導性而言，AN將Li⁺在溶劑化結構的擴散時間縮短到77ps，比1M LiPF₆-FEC電解液的擴散時間低一個數量級。

圖2. FEC/AN混合體系的溶劑化結構、特性和整體評價

因此，與之前報道的不能承受XFC（≥6C）的快充電解液不同，7FEC/3AN使石墨電池達到了前所未有的倍率能力（20C時約為300 mAh g^-1）。此外，采用7FEC/3AN的1Ah石墨/NCM811軟包電池在8C時的放電容量是采用EC/DMC電解液的相同電池的3倍。

該工作同時實現了20C的石墨負極和4.5V的NMC811正極，并展示了一個全新的見解，即通過改變電解液的溶劑化結構，可將足夠的離子傳導性和有利的鈍化性能整合到一起。

圖3. Li/石墨電池性能

Solvent-Assisted Hopping Mechanism Enables Ultrafast Charging of Lithium-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02240