广泛使用的LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）石墨锂离子电池的理想电解液有望具有支持更高电压（≥4.5 伏特），快速充电（≤15 分钟），在宽温度范围（±60 摄氏度）且不易燃。没有一种现有的电解质同时满足所有这些要求，电解质设计因缺乏有效的指导原则而受到阻碍，该原则解决了电池性能、溶剂化结构和固体电解质界面化学之间的关系。
在此，来自美国马里兰大学王春生教授和美国陆军研究实验室Oleg Borodin教授等人报告并验证了基于一组软溶剂的电解质设计策略，该策略在弱Li -溶剂相互作用、充分的盐解离和期望的电化学之间取得平衡，以满足所有上述要求。值得注意的是，4.5伏NMC811石墨硬币电池的面积容量超过2.5 每平方厘米毫安小时保持75 %（54 %），当这些电池在−50 摄氏度（−60 摄氏度），并且NMC811石墨袋电池具有贫电解质（2.5 克/安培小时）实现稳定循环，平均库仑效率超过99.9 −30时的百分比 摄氏度。综合分析进一步揭示了NMC811阴极和石墨阳极之间的阻抗匹配，这是由于形成了类似的富氟化锂界面，从而有效避免了低温下的锂电镀。这种电解质设计原理可以扩展到在极端条件下运行的其他碱金属离子电池。相关论文以题为Electrolyte design for Li-ion batteries under extreme operating conditions发表在最新Nature。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05627-8
图1 电解液设计策略
图2 全电池电化学性能
图3 低温下循环后石墨负极SEI表征
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