锂离子溶剂化鞘层配体交换实现电解质平衡新策略

为解决锂离子电池(LIBs)在极端条件下性能失衡的难题，研究人员通过引入电解质添加剂和动态配体交换机制，开发出基于乙基甲基砜(EMS)的平衡电解质体系。该研究实现了275 Wh kg?1能量密度和680 W kg?1功率密度的3Ah软包电池，在不改变生产工艺条件下将商业电池能量密度提升25%，为极端工况下的金属离子电池提供了全新电解质设计范式。

　　在电动汽车和航空领域对锂离子电池(LIBs)极端工况需求的推动下，这项突破性研究揭示了电解质中锂离子初级溶剂化鞘层(Primary Solvation Sheath)的动态配体交换机制。通过引入乙基甲基砜(EMS)作为非溶剂添加剂，研究人员成功解耦了体相(bulk)与界面/界面相(interfacial/interphasial)特性的矛盾关系。分子动力学模拟显示，这种配体交换过程显著改善了离子传输动力学，同时形成了稳定的电极-电解质界面。所开发的电解质使3Ah软包电池在-30°C至60°C宽温域内保持优异性能，能量密度达275 Wh kg^?1，功率密度680 W kg^?1，且具备快速充电能力和高滥用耐受性。该工作不仅为高能量密度LIBs提供了即插即用的解决方案，更建立了通过调控溶剂化结构来平衡电解质性能的新范式，为下一代电池化学设计开辟了新路径。