通過溶劑分子設(shè)計來優(yōu)化電解液已被認為是穩(wěn)定鋰金屬電池的一種有效方法。然而，Li⁺與溶劑分子的配位模式很少被考慮。

圖1 電解液設(shè)計

清華大學深圳國際研究生李寶華、昆明理工大學王賢樹等首次提出了一種新的非單齒策略，即雙/三齒配位，通過使用非氟化溶劑（雙（2-甲氧基乙氧基）甲烷，簡稱”BME”）來調(diào)整溶劑化結(jié)構(gòu)。

研究顯示，BME為Li⁺提供的多氧配位產(chǎn)生了與傳統(tǒng)的1,2-二甲氧基乙烷（DME）大不相同的溶劑化特征。

通過在BME中溶解雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)，在稀釋濃度(1.0M)下實現(xiàn)了單鹽、單溶劑配方，即LiFSI-BME電解液。它可以促進陰離子聚集的溶劑殼的形成，從而有助于形成富含無機物的SEI，進而增強離子傳輸動力學，并實現(xiàn)可逆的鋰沉積/剝離，以及在廣泛的溫度范圍內(nèi)的無枝晶形態(tài)。

圖2 半電池性能

因此，所開發(fā)的電解液在具有50微米薄的鋰箔的對稱電池中表現(xiàn)出1400小時的超穩(wěn)定循環(huán)。當與高負載的LiFePO₄搭配時，全電池在500次循環(huán)后保持了92%的容量，并在-10℃至60℃的寬溫度范圍內(nèi)提供了更好的電化學性能。

此外，這一概念在軟包電池（570毫安時）中得到了驗證，其在100次循環(huán)后實現(xiàn)了99.5%的容量保持。這一關(guān)于電解液工程的全新見解為實用高性能金屬鋰電池提供了指導(dǎo)。

圖3 全電池性能

Unique Tridentate Coordination Tailored Solvation Sheath Towards Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303347