浓缩离子液体电解液中如何助力宽温高压锂金属电池？

锂金属电池（LMBs）是最具前景的下一代高能量密度二次电池之一，它结合了高理论容量的锂金属负极（LMAs）和高电压高镍LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（NCM, x ≥ 0.6）正极。然而，LMAs与常规碳酸酯电解质的严重副反应导致形成稳定性极差的固体电解质界面膜（SEI）和严重的锂枝晶生长。

尽管醚类电解质在LMAs上显示出优异的还原稳定性，但它们通常不适合高电压LMBs的应用，由于它们较差的氧化稳定性（接近4.0 V vs. Li⁺/Li）。近年来室温离子液体电解质（ILEs）因其不可燃性、低挥发性、宽电化学窗口、优异的界面成膜性等引起了研究者的极大兴趣。但是ILEs的高粘度限制了锂离子的传输动力学，从而影响了电池的高倍率性能和低温性能。

为了解决这些问题，研究者提出了将惰性稀释剂与ILEs结合，形成局部浓缩的离子液体电解质（LCILEs）。这种策略有效地降低了ILEs的粘度，同时保留了接触离子对（CIPs）和阴离子聚集体（AGGs）的溶剂化结构，从而显著提高了LCILE与高电压LMBs的相容性。尽管对LCILEs进行了广泛的研究，但稀释剂如何影响锂离子溶剂化结构的机制仍不清楚，“惰性稀释剂”是否真为“惰性”仍值得研究。

近日，中国科学技术大学吴晓东、河海大学许晶晶团队采用了1,3-二氯丙烷（DCP13）作为稀释剂的一种氯代烷烃辅助的宽温域局部浓缩离子液体电解质（DCP13-LCILE），研究了在外部电场下电解液的非平衡态溶剂化结构。

与常规的电解液溶剂化结构理解不同，该团队将外部电场条件考虑到对锂离子溶剂化结构的构筑中，发现稀释剂在电场作用下会参与到锂离子的溶剂化结构中进而影响电池性能。

在非平衡态溶剂化结构中，具有较强锂离子亲和力的稀释剂分子表现出较高的稳定锂离子溶剂化结构的能力，可以增强电解液的氧化稳定性，同时稀释剂的亲锂位点可以提升锂离子的传输动力学。

FIM1002用作锂电池“安全”电解液的重要组成，充当特效助剂与溶剂作用，兼容多种锂（Li）盐，高效阻燃、低熔点、低粘度、不挥发、高导电、宽电化学窗口。