近日，燃料电池研究所章俊良教授团队通过引入硼酸三乙酯（TEB）阴离子受体添加剂，破解了传统1,3-二氧戊环（DOL）基电解液易聚合、锂盐溶解度低等难题，为下一代高能量密度锂金属电池的开发提供了全新解决方案。研究成果“Anion-anchoring enabling fast Li+ transport within wide temperature”发表在期刊Nano Energy上。博士生郭耀为论文第一作者，章俊良教授、祖丽皮亚·沙地克副教授为通讯作者。
DOL因为其低熔点（-95 °C）、低粘度（0.59 mPa·s）、低脱溶剂化能等优势，成为理想的锂金属电池低温电解液溶剂。然而，DOL与常规的锂盐和电解液中的痕量水相互作用开环聚合，加速了电池性能的恶化。基于此，研究团队引入了一种阴离子受体作为双功能添加剂，利用TEB消除电解液中的痕量水并与盐阴离子产生相互作用，抑制DOL的开环聚合，使电解液实现液态稳定性，从而提高了电解液的宽温域离子电导率，促进锂离子快速迁移。
研究通过核磁共振表征结合拉曼光谱和分子动力学模拟，揭示了TEB抑制DOL开环聚合的内在机理：TEB通过竞争性配位改变电解液中Li⁺溶剂化结构，将游离DOL分子比例从36 %降至14 %，成功抑制了DOL开环聚合，同时进入溶剂化鞘参与固体电解质膜（SEI）构建，并形成稳定的SEI层。这一机制实现了锂金属均匀致密沉积，无枝晶生长，平均库伦效率超99%，Li||LFP全电池在室温下稳定循环500圈后容量保持率超过80 %，在-20 °C时稳定循环150圈后容量几乎无衰减，表现出长循环稳定性。
该研究工作得到了重点研发计划储能专项（青年科学家项目）和国家自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111568
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