华南师大郑奇峰教授Nature Commun.：双描述符筛选规则，实现−40 °C下345.3 Wh/kg高比能锂金属软包电池

背景：锂金属负极具有超高理论比容量，是实现400 Wh/kg以上高能量密度电池的关键，但面临固体电解质界面不稳定、枝晶生长及低温动力学迟缓等问题，尤其在超低温（≤−30 °C）下稳定循环超过300 Wh/kg的锂金属电池仍是巨大挑战。研究目的：华南师范大学郑奇峰教授团队旨在通过建立双描述符溶剂筛选规则，设计新型电解液溶剂，以提升锂金属电池在超低温下的电化学性能和循环稳定性。结论：研究提出以约束静电势（RESPO）和偶极矩（μ）作为双描述符，指导合成了不对称氟代醚溶剂TFPM，其形成六元螯合配位结构，实现了快速的锂动力学和稳定的界面。实验表明，使用TFPM电解液的扣式电池在−40 °C循环200圈后容量保持率超过94%，软包电池在−40 °C下能量密度达345.3 Wh/kg且循环40圈容量保持率>90.8%，为超低温高比能锂金属电池的电解液筛选提供了高效策略。