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　　鋰金屬電池因其超高的能量密度被視為下一代電池技術的有力競爭者，但面臨著電解液穩定性和安全性的雙重挑戰。傳統的碳酸酯類電解液雖然在鋰離子電池中得到廣泛應用，卻難以兼容活潑的鋰金屬負極。提高電解液濃度雖然可以在一定程度上改善醚的電化學穩定性，卻帶來了成本增加、低溫性能衰減等問題，更為棘手的是大量陰離子的存在會引發熱失控等安全隱患。

　　針對上述難題，研究人員提出一種全新的分子錨定策略，有望同時解決醚基電解液的高壓和安全難題。他們在乙二醇二甲醚中加入含強極性碳-氫基團的氟代醚溶劑，發現這兩者之間可以通過氫鍵形成分子間的“錨定”作用，從而有效降低醚鍵上氧原子的電子云密度，大幅提高了溶劑的抗氧化能力。

　　基于分子錨定概念設計的電解液，展現出優異的高壓性能。為了揭示其本質機制，研究人員開展了系統的表界面分析。結果表明，在分子錨定電解液中，溶劑分子之間通過氫鍵形成穩定復合物，有利于提升電解液的熱力學穩定性。此外，由于減少了活潑陰離子的使用，分子錨定電解液在高電壓正極表面誘導形成的界面膜也更薄更穩定。研究人員進一步考察了電解液的安全性能。在鋰金屬軟包電池中，當溫度升高到140攝氏度左右，高濃電解液與鋰金屬劇烈反應并放出大量熱量，而分子錨定電解液與鋰的相容性得到大幅提升。分子錨定電解液則可以將熱失控開始的溫度推遲到209攝氏度以上。

　　研究人員表示，設計合理的分子間相互作用可以從根本上改變電解液的性能，為未來電池電解液的分子工程提供新的方向。

　　(中國科大供圖)