开发能够在高温下稳定工作的金属锂电池(LMB)具有重要意义。由于电解液在高温下的热稳定性，传统的锂离子电池只能在60℃下稳定工作。

近日，清华大学Chao Wang开发了一种策略，通过设计一种使用多个离子-偶极相互作用的热稳定溶剂化结构来应对这一挑战。

文章要点

1）通过密度泛函理论（DFT）计算，研究人员发现了一种高度稳定的溶剂化结构，它可以在100 ℃下工作，不需要任何添加剂。

2）新的溶剂化结构可以在25 °C到100 °C的温度范围内保持高安全性和循环稳定性。特别是在90 °C下，锂离子电池可循环120次以上，容量保持率达95%。即使在100 °C下，电池仍可稳定循环50次。而使用传统碳酸盐电解液的电池在60 °C的20次循环内失效。

3）在高温下，由于溶剂化Li⁺解溶能垒较低，弱相互作用的溶剂化结构在Li⁺解溶过程中容易无序，导致大量锂枝晶，死锂生成和副反应增加。相反，具有较强离子-偶极相互作用的溶剂化结构可以在高温下保持稳定。较高的Li⁺解溶能垒促进了Li⁺以更均匀的形式沉积，提高了电池的循环稳定性。

这项工作为电解液的设计提供了新的思路，并为高温LMBs的发展做出了贡献。

参考文献

Tao chen, et al, Stable High-Temperature Lithium Metal Batteries Enabled by Strong Multiple Ion-Dipole Interactions Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207645

https://doi.org/10.1002/anie.202207645