陈忠伟院士领衔！东南大学郭新立/大连化物所罗丹/汪冬冬JACS丨低温离子-偶极作用实现阴离子配位转变！

本文针对锂金属电池在低温下阴离子配位减弱、离子传输受阻及界面副反应加剧等关键问题，提出一种创新的“极性对比”电解液设计策略。研究通过系统调控溶剂与双氟磺酰亚胺阴离子（FSI⁻）的相互作用，筛选出具有最低和最高最大静电势的溶剂对——二甲氧基甲烷（DMM）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）。实验与理论计算表明，低温下主溶剂DMM与FSI⁻的相互作用减弱，促进阴离子进入溶剂化壳；而共溶剂FEC则通过强离子-偶极作用将阴离子锚定在溶剂化鞘内，形成稳定的富阴离子溶剂化结构。该结构促进了富氟固态电解质界面的形成，显著降低了脱溶剂化能垒，实现了均匀的锂沉积。所构建的D8F2电解液在-40°C下展现出98.2%的高库仑效率和3 mS cm⁻¹的优异离子电导率。基于此，高负载Li||SPAN全电池（4.5 mAh cm⁻²）在-40°C下稳定循环150圈，容量保持率达80%；Ah级软包电池在-20°C下也实现了稳定循环。该研究为开发高性能低温锂金属电池提供了新的电解液设计范式，证明了通过调控阴离子-溶剂相互作用而非传统的Li⁺-溶剂相互作用，是克服低温性能瓶颈的有效途径。