碳酸亚乙酯 (EC) 因其高介电常数和成膜能力而被视为锂离子电池 (LIB) 中必不可少的电解质成分。然而，其高熔点（36.4 °C）和强溶剂化能严重阻碍了低温下Li⁺的传输和Li⁺的脱溶剂化过程，导致容量损失甚至锂沉积在石墨负极上。

在此，复旦大学董晓丽，夏永姚报道了一种类似于EC分子的五元杂环化合物异恶唑（IZ）经过精心配制，可以替代EC用于石墨负极的低温操作。

文章要点

1）结果表明，具有分散电荷分布的IZ比具有高极性羰基的EC表现出更弱的溶剂化能力，这会诱导相对更多的阴离子进入溶剂化鞘，形成接触离子对和聚集体。

2）优化的电解质不仅在宽温度范围内表现出高离子电导率，而且还产生富含无机物的中间相，具有低活化势垒，可使Li⁺离子顺利穿过。这使得石墨负极在 -30 °C 的低温下具有令人印象深刻的 263 mAh g^-1 的可逆容量（室温保持率高达 71.5%），几乎是采用 EC 基电解质的石墨的两倍。

这项研究提供了一种替代电解质配方，以减轻在恶劣条件下运行的锂离子电池的焦虑。

参考文献

Yue Yin, et al, Uncovering the Function of a Five-Membered Heterocyclic  Solvent-Based Electrolyte for Graphite Anode at Subzero Temperature, Adv. Funct. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adfm.202215151

https://doi.org/10.1002/adfm.202215151