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能夠在高溫應用場景下穩定運行的鋰金屬電池（LMBs）是非常理想的。然而，由于電解液在高溫下的熱不穩定性，傳統的鋰離子電池只能在60℃以下穩定工作。

清華大學王超等利用多種離子-偶極相互作用，設計并開發了一種基于穩定溶劑化結構的熱穩定電解液。

圖1. 電解液設計

研究發現，電解液溶劑化結構中的強配位決定了高溫下鋰的沉積行為和固體電解質界面的演化，這對于實現高鋰庫侖效率和避免鋰枝晶生長很重要。因此，作者首先利用DFT計算，發現了一個高度穩定的溶劑化結構，它可以在100℃下工作，不需要任何添加劑。基于此，作者設計了一種高溫穩定的濃縮電解液（LiFSI/LiNO₃/TEGDME =1/1/2.3，摩爾比），并將其集成到LMB中。

圖2. 電解液溶劑化結構表征

實驗顯示，新的溶劑化結構可以在25℃-100℃的溫度范圍內保持高安全性和循環穩定性。特別是在90 °C下，Li||LFP電池可以循環120次以上，容量保持率達到95%。即使在100℃下，電池仍然可以穩定地循環50次。而采用傳統碳酸酯電解液的電池在60℃下經過20次循環就失效了。

在高溫下，由于溶劑化Li⁺的脫溶劑化能壘較低，相互作用弱的溶劑化結構在Li⁺脫溶劑化過程中容易發生無序，導致大量鋰枝晶、死鋰生成和副反應增加。相比之下，具有強離子-偶極相互作用的溶劑化結構可以在高溫下保持穩定。較高的Li⁺脫溶劑化能壘促進Li⁺以更均勻的形式沉積，從而提高電池的循環穩定性。

圖3. 電化學性能對比

Stable High-Temperature Lithium Metal Batteries Enabled by Strong Multiple Ion-Dipole Interactions. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202207645

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清華大學王超Angew：25-100℃寬溫鋰金屬電池！

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