明军团队ACS Energy Letters：弱溶剂-溶剂相互作用使电池电解液具有高稳定性

电解质在金属离子电池中发挥着重要作用，而对电解质特性和金属离子传输之间关系的理解仍不明确。

在此，中国科学院长春应用化学研究所明军教授团队通过核磁共振（NMR）研究了电解质中存在的弱溶剂-溶剂相互作用，并首次发现这种相互作用具有稳定电解质的重要功能。

与此同时，作者还更新了对碳酸乙烯酯（EC）溶剂在锂离子电池电解质中作用的理解并发现EC溶剂可以通过弱的分子间相互作用稳定线性碳酸盐电解液，特别是碳酸二乙酯（DEC）电解液，增强Li+(EC)x(DEC)y复合物的轨道间的能量差，进而表现出强大的抗还原能力。

图1. 弱溶剂-溶剂相互作用的二维1H-1H相关光谱（COSY）

总之弱溶剂-溶剂相互作用在溶剂分子之间普遍存在，这在调节电解质溶剂化结构和稳定电解质方面起着重要作用。以最常用的基于EC/DEC的电解质为例，这种弱溶剂-溶剂相互作用可以改变Li+(溶剂)x(溶剂)y和Li0(溶剂)x(溶剂)y轨道之间的能量差，然后调整电解质稳定性。

这一发现刷新了对EC溶剂在电池电解质中功能的认知，不仅如此，这种弱溶剂-溶剂相互作用的影响也在其他类型的电解质和电池系统中得到了验证。因此，这项工作揭示了弱溶剂-溶剂相互作用的重要性，对未来在分子水平上设计高性能电解质具有指导意义。

图2. 同样具有稳定功能的其他种类的电解质中存在弱溶剂-溶剂相互作用的证据

Weak Solvent–Solvent Interaction Enables High Stability of Battery Electrolyte ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00052

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