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電解質在金屬離子電池中發揮著重要作用，而對電解質特性和金屬離子傳輸之間關系的理解仍不明確。

在此，中國科學院長春應用化學研究所明軍教授團隊通過核磁共振（NMR）研究了電解質中存在的弱溶劑-溶劑相互作用，并首次發現這種相互作用具有穩定電解質的重要功能。

與此同時，作者還更新了對碳酸乙烯酯（EC）溶劑在鋰離子電池電解質中作用的理解并發現EC溶劑可以通過弱的分子間相互作用穩定線性碳酸鹽電解液，特別是碳酸二乙酯（DEC）電解液，增強Li+(EC)x(DEC)y復合物的軌道間的能量差，進而表現出強大的抗還原能力。

圖1. 弱溶劑-溶劑相互作用的二維1H-1H相關光譜（COSY）

總之弱溶劑-溶劑相互作用在溶劑分子之間普遍存在，這在調節電解質溶劑化結構和穩定電解質方面起著重要作用。以最常用的基于EC/DEC的電解質為例，這種弱溶劑-溶劑相互作用可以改變Li+(溶劑)x(溶劑)y和Li0(溶劑)x(溶劑)y軌道之間的能量差，然后調整電解質穩定性。

這一發現刷新了對EC溶劑在電池電解質中功能的認知，不僅如此，這種弱溶劑-溶劑相互作用的影響也在其他類型的電解質和電池系統中得到了驗證。因此，這項工作揭示了弱溶劑-溶劑相互作用的重要性，對未來在分子水平上設計高性能電解質具有指導意義。

圖2. 同樣具有穩定功能的其他種類的電解質中存在弱溶劑-溶劑相互作用的證據

Weak Solvent–Solvent Interaction Enables High Stability of Battery Electrolyte ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00052

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