电动汽车和航空的运行需要锂离子电池（LIB）在极端条件下运行。这些包括高耐滥用性、快速充电能力和宽温度运行，而不会影响能量密度和循环寿命。然而，现有的电解质无法应对这些挑战。
在此，郑州大学付永柱、郭玮，美国陆军实验室许康等人报告了一种通过引入电解质添加剂来解耦体相和界面/界面性能之间复杂关系的方法，并提出了一个合理的电解质公式。已建立的相关性确定了一种具有平衡本体和界面/界面性能的乙基甲基砜（EMS）基电解质。
表征和模拟揭示了电解质中锂离子初级溶剂化鞘周围配体的动态交换在平衡性能和由此产生的性能显示出核心作用。基于此，该电解质能够实现宽温度、高度稳定的LIB，3 Ah软包电池的能量密度为275 Wh kg-1，功率密度为680 W kg-1。
图1. 电解质设计原理和电化学性能
总之，该工作介绍了一种电解质添加剂，其基于本体和界面/界面化学将复杂的关系解耦，为LIB中平衡电解质的设计提供了一种方法。在最佳的乙基甲基砜基电解质中，非溶剂强制锂离子溶剂化结构的动态转换带来了优异的界面化学和快速的离子传输动力学，这为平衡的电化学性能奠定了基础。
基于此，该电解质能够实现宽温度、高度稳定的LIB。因此，该工作详细分析了电解质添加剂对界面/界面化学的影响，并为设计更好的电解质提供了一种多功能工具。
图2. Gr|NMC软包电池性能
Ligand exchange of Li-ion solvation sheath enables balanced electrolytes， Joule 2025 DOI: 10.1016/j.joule.2025.101821
付永柱，博士，郑州大学化学学院特聘教授、博士生导师，国家高层次人才，化学学院副院长、英国皇家化学学会会士，国际先进材料协会会士。2017年7月份入职郑州大学。研究领域包括高能量电池电极材料、高离子选择性膜材料、及高效催化材料，担任Wiley旗下的Energy & Environmental Materials杂志的副主编。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Chem. Commun., Chem. Eur. J., Adv. Energy Mater.等国际著名期刊上发表论文60余篇。