目前迫切需要开发高能量密度的电池，以应对全球能源消耗的不断增加以电子设备的快速升级。这促进了高容量锂金属负极和高压正极的开发。而在电解质和高反应性电极之间实现稳定的界面是开发安全而强大的电池的先决条件，其中电解质调节起着决定性的作用，并在很大程度上决定了电池长期性能和倍率性能。电解质的体积和界面性质直接由电解质中的基本相互作用和衍生的微观结构决定。与实验的反复试验不同，基于对电解质成分和结构-功能关系之间的基本相互作用的全面而深入的理解，实现对电解质进行合理的自下而上的设计有望加速突破当前技术的瓶颈并实现下一代高性能锂电池。

有鉴于此，清华大学张强教授综述了对电解质中阳离子-溶剂，阳离子-阴离子和阴离子-溶剂相互作用的全面理解，并概述了他们最近为安全锂电池进行合理的电解质设计的研究尝试。

文章要点

1）根据前线分子轨道理论，阳离子−溶剂配合物的形成降低了溶剂分子的还原稳定性，但提高了溶剂分子的氧化稳定性，而阴离子引入Li+溶剂化壳层对溶剂稳定性的调节作用与阳离子相反。

2）阴离子和溶剂分子与阳离子的竞争配位直接决定了盐在电解质中的溶解度以及离子对和聚集体的形成，这些离子对和聚集体广泛存在于高浓度电解质和稳定锂金属负极中。因此，提出了一种简单有效的将硝酸锂溶解在酯电解质中的途径。

3）尽管阴离子在常规溶剂中几乎不被溶剂化，但是人们高度期望具有高受体数或暴露的正电荷位点的溶剂能够增强阴离子与溶剂的相互作用。阴离子的溶剂化将对电解质产生重大影响，包括调节电解质的溶剂化结构和稳定性，增加阳离子转移数并促进盐解离。

4）新兴的锂键理论和大数据方法，结合第一性原理计算和实验表征，也有望以更少的时间和费用促进合理的电解质设计。

Xiang Chen, Qiang Zhang, Atomic Insights into the Fundamental Interactions in Lithium Battery Electrolytes, Acc. Chem. Res., 2020

DOI：10.1021/acs.accounts.0c00412

https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00412