電解質水溶液與有機共溶劑共混，同時減少鹽的使用量可有效擴大電解質的電壓窗口，但報道的共溶劑大多是易燃和有毒的，很難實現安全性和電化學性能的兼容。

在此，中國科學院大學溫州研究院譚穎、裴小朋，南方科技大學李一舉等人利用綠色助溶劑異山梨醇二甲醚（IDE）報道了一種新型不易燃、無毒的低鹽濃度（1.85 M）水系電解質。由于其獨特的三維分子結構，IDE 可以通過結合鋰離子形成五元環結構。同時，IDE的3D空間分子結構引起的空間位阻效應削弱了其與Li離子的溶劑化能力，使更多的陰離子參與到Li離子的初級溶劑化鞘中，從而在含有彈性IDE衍生的有機物的同時產生堅固且均勻的富LiF SEI層。

此外，IDE 中的多個 O 原子可有效調節分子間氫鍵網絡，降低 H₂O 分子活性，擴大電化學窗口。IDE 所具有的這種獨特的溶解結構和優化的氫鍵網絡可有效抑制電極/電解質界面副反應，實現4.3 V的電壓窗口。所開發的Li₄Ti₅O₁₂(LTO)||LiMn₂O₄(LMO)全電池在 2 C 條件下可循環450次以上，具有出色的循環性能。

圖1. 電解質的物化性能

總之，該工作通過利用具有特殊不對稱雙環分子結構的可持續、可生物降解的共溶劑IDE，開發了一種新型不易燃、無毒的低鹽濃度（1.85 M）水系電解質。由于IDE具有兩個非平面環的獨特3D空間結構引起的空間位阻效應，其與Li離子的溶劑化能力減弱允許更多陰離子參與Li離子的初級溶劑化鞘，形成大量離子對從而生成穩定的SEI（包含陰離子衍生的富含氟化物的成分和 IDE 衍生的彈性有機物）以提高電池性能。

該工作設計的1.85 M低鹽濃度電解質通過抑制水的分解，將電化學窗口顯著擴展至 4.3 V，正極極限高達 0.8 V（相對于 Li/Li），并在 2 C 下實現 450次的穩定循環，平均庫侖效率99.35%。因此，該工作所提出的綠色IDE溶劑為開發低鹽混合水系電解質提供了一條途徑。

圖2.電池性能

A Green Asymmetric Bicyclic Co-Solvent Molecule for High-Voltage Aqueous Lithium-Ion Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202311009