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Li⁺的溶劑化結構在決定電解液的物理化學性質方面起著重要作用。然而，迄今為止，不同電解液溶劑的溶劑化能力仍沒有明確的定義，甚至優先參與溶劑化結構的溶劑也仍存在爭議。

圖1.?不同溶劑的介電常數、施主數和最小靜電電勢

武漢大學曹余良、方永進等通過實驗表征和計算，全面探討了Li⁺的溶劑化能力和溶劑化過程。具體而言，作者揭示了溶劑的溶劑化能力代表了Li⁺與溶劑之間相互作用的強度，而溶劑化結構則是Li⁺-溶劑和Li⁺-陰離子之間相互作用競爭的結果。

這項工作通過傅立葉變換紅外光譜法（FT-IR）比較純溶劑和混合溶劑電解液中參與溶劑化結構的溶劑分子比例，發現溶劑的溶劑化力順序為（PC < DEC < DMF）。

圖2.?單溶劑和混合溶劑電解液中的配位分析

密度函數理論（DFT）計算進一步有效地說明了鋰離子、陰離子和溶劑之間的相互作用。此外，作者還發現，在大多數電解液體系中，陰離子傾向于通過Li⁺-陰離子（離子-離子）相互作用進入溶劑化鞘，而溶劑的屏蔽效應會削弱這種作用。

這項研究解決了對溶劑的溶劑化能力和溶劑化過程的不同理解，為指導先進鋰離子電池多功能電解液的設計提供了基本原理。

圖3. 溶劑對陰離子參與溶劑化結構的影響

Correlating the Solvating Power of Solvents with the Strength of Ion-Dipole Interaction in Electrolytes of Lithium-ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202312373

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?武大曹余良/方永進Angew：溶劑的溶劑化能力與電解液溶劑化結構的相關性

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