武大曹余良/方永进Angew：溶剂的溶剂化能力与电解液溶剂化结构的相关性

Li⁺的溶剂化结构在决定电解液的物理化学性质方面起着重要作用。然而，迄今为止，不同电解液溶剂的溶剂化能力仍没有明确的定义，甚至优先参与溶剂化结构的溶剂也仍存在争议。

图1. 不同溶剂的介电常数、施主数和最小静电电势

武汉大学曹余良、方永进等通过实验表征和计算，全面探讨了Li⁺的溶剂化能力和溶剂化过程。具体而言，作者揭示了溶剂的溶剂化能力代表了Li⁺与溶剂之间相互作用的强度，而溶剂化结构则是Li⁺-溶剂和Li⁺-阴离子之间相互作用竞争的结果。

这项工作通过傅立叶变换红外光谱法（FT-IR）比较纯溶剂和混合溶剂电解液中参与溶剂化结构的溶剂分子比例，发现溶剂的溶剂化力顺序为（PC < DEC < DMF）。

图2. 单溶剂和混合溶剂电解液中的配位分析

密度函数理论（DFT）计算进一步有效地说明了锂离子、阴离子和溶剂之间的相互作用。此外，作者还发现，在大多数电解液体系中，阴离子倾向于通过Li⁺-阴离子（离子-离子）相互作用进入溶剂化鞘，而溶剂的屏蔽效应会削弱这种作用。

这项研究解决了对溶剂的溶剂化能力和溶剂化过程的不同理解，为指导先进锂离子电池多功能电解液的设计提供了基本原理。

图3. 溶剂对阴离子参与溶剂化结构的影响

Correlating the Solvating Power of Solvents with the Strength of Ion-Dipole Interaction in Electrolytes of Lithium-ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202312373

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