超低溫鋰金屬電池面臨著巨大的挑戰，包括緩慢的離子傳輸和不受控制的鋰枝晶形成，特別是在高功率下。理想的電解質需要高載流子濃度、低粘度、快速去溶劑化和穩定的界面，但平衡這些屬性仍然是一項艱巨的任務。
在這里，清華大學Kai Liu，Weili Zhang設計并合成了多功能添加劑，全氟烷基磺酰基季銨硝酸鹽(PQA-NO3)，它具有陽離子(PQA+)和陰離子(NO3)兩種成分。
文章要點
1）PQA+與鋰金屬原位反應形成富含無機物的固體電解質界面(SEI),增強Li+通過SEI膜的傳輸。NO3產生富陰離子、貧溶劑的溶劑化結構，提高正極/電解質界面的氧化穩定性，減少Li+-溶劑相互作用。
2）這使得醚基電解質能夠實現高電壓耐受性、增加的離子電導率和較低的去溶劑化能壘。Li(40m)||NMC811(3 mAh cm-2)紐扣電池采用開發的電解質，在-60°C下表現出穩定的循環，450 Wh kg-1軟包電池在-85°C下保持48.1%的容量，實現了171.8 Wh kg-1的比能量(除了極耳和包裝箔，下同)。此外，該軟包電池在-50 °C下的放電率為3.0，比功率(除極耳和包裝箔片外，下同)為938.5 W·kg-1，表明該電解質適用于極端低溫環境下的高倍率鋰金屬電池。
參考文獻
Zhang, W., Lu, Y., Feng, Q. et al. Multifunctional electrolyte additive for high power lithium metal batteries at ultra-low temperatures. Nat Commun 16, 3344 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-58627-3
https://doi.org/10.1038/s41467-025-58627-3
