创建可靠的高密度储能系统的挑战促使许多关于设计具有金属锂负极和高容量正极的锂金属电池（LMBs）的研究。然而，LMBs容易出现诱发电解质分解的问题，在有限的温度范围外功能不佳，由于树枝状锂的生长而出现短路，以及不稳定的固态电解质间相（SEI）和正极电解质界面（CEI）。这些问题导致了循环的不稳定性和电池寿命随温度变化的失败。因此，迫切需要控制锂沉积和保持稳定的电极/电解质界面的新方法，以实现LMB在可变温度下的高性能运行。
成果简介
近期，昆明理工大学王丁副教授，董鹏教授和清华大学李宝华教授证明了氟磺酰羧酸酯（MDFA）制备一种新型的LHCE，并被命名为 "FsCE"。计算研究和实验结果都表明，MDFA分子不解离Li+，因此被排除在其第一溶剂化结构之外。FsCE可实现快速Li+动力学和宽温度范围内的无树枝状Li形态。FsCE对锂金属负极和正极的界面分析揭示了SEI和CEI成分的空间分布，有利于高效的Li 沉积/溶解和Li+插入/脱嵌。这项工作展示了先进稀释剂的发展，使LMB在不同的条件下运行，从而为创造具有广泛气候耐受性的经济性电池存储系统提供了潜在的解决方案。该工作以“Non-solvating Fluorosulfonyl Carboxylate Enables Temperature-Tolerant Lithium metal Batteries”为题发表在期刊
研究亮点
（1）开发了一种新型的非溶剂化氟磺酰羧酸酯作为稀释剂制备了局部高浓电解液。
（2）结合计算与实验充分分析了不同电解液的溶剂化结构。
（3）氟磺酰羧酸酯不参与溶剂化但可作为活性稀释剂参与了界面的形成。
（4）实现-30到60℃的宽温Li||NCA锂金属电池。
图文导读
电解液的溶剂化结构表征如图1所示，首先，计算Li+与溶剂的结合能可以看出锂离子与MDFA的结合最弱（图1a）。通过Li+径向分布曲线也能看到MDFA分子与Li+的配位数几乎为0，被排除在其第一溶剂化结构之外，同时Li+与DFOB-阴离子相互作用增强，配位数增加（图1b, c）。拉曼表征可以看出随着MDFA比例增加，溶剂化鞘中游离的DFOB-阴离子的含量减少，CIP（接触离子对）与AGG（聚集离子对）含量增多，且没有出现Li+-MDFA配位峰，进一步说明在FsCE中，Li+溶剂化鞘的内部富含DME和阴离子，而非溶剂化的MDFA在溶剂化鞘的外部（图1d-f）。
