近日，我校環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院閔宇霖教授團(tuán)隊(duì)研究開(kāi)發(fā)了一種基于醚基的熱響應(yīng)電解質(zhì)，其Li+溶劑化結(jié)構(gòu)隨溫度變化而改變，有助于形成多晶電極/電解質(zhì)界面，從而實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池在寬溫域（?60 ~ 60oC）下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。相關(guān)成果以“Thermoresponsive ether based electrolyte for wide temperature operating lithium metal batteries”為題發(fā)表在Nature子刊《自然·通訊》（Nature Communications DOI : 10.1038/s41467-025-60524-8）上，標(biāo)志著我校在國(guó)際儲(chǔ)能電池材料與安全領(lǐng)域占有一席之地。論文第一作者為我校環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2024屆碩士研究生顧榕，目前在同濟(jì)大學(xué)攻讀博士學(xué)位，徐巾婷博士、朱晟副教授、時(shí)鵬輝教授和閔宇霖教授為通訊作者，上海電力大學(xué)為論文唯一署名單位。

隨著全球推進(jìn)碳中和與新型電力系統(tǒng)建設(shè)，迫切需要安全可靠的儲(chǔ)能電池來(lái)提高可再生能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換效率，然而傳統(tǒng)鋰電池存在嚴(yán)重的熱失控和低溫性能衰減等問(wèn)題。電解質(zhì)被視為電池的“心臟”，能夠在寬溫域下穩(wěn)定運(yùn)行的本質(zhì)安全電解質(zhì)對(duì)儲(chǔ)能電池的大規(guī)模并網(wǎng)至關(guān)重要。

本工作中，作者通過(guò)1,3,5-三惡烷（TO）重新構(gòu)筑溶劑化鞘，促進(jìn)陰離子解離并增強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，形成以CIP為主的溶劑化結(jié)構(gòu)，提升電池低溫性能。隨著溫度的升高，TO在60℃下引發(fā)四氫呋喃的陽(yáng)離子開(kāi)環(huán)聚合，產(chǎn)生抗氧化醚基聚合物，形成AGG I和AGG II的溶劑化結(jié)構(gòu)，提高高溫穩(wěn)定性和安全性。使用這種TO基電解質(zhì)的Li||Ni0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）電池能夠在寬溫域（?60~60℃）下可靠運(yùn)行。封裝后的1.5 Ah Li||NCM811軟包電池在?40°C和0.05C下循環(huán)60次后，容量保持率為74.7%，比能量可達(dá)317.1 Wh kg?1，在?60°C下放電時(shí)，依然能夠保持室溫容量的61.7%。

圖1 寬溫鋰金屬電池電解液的設(shè)計(jì)

圖2 使用THF和TO基電解質(zhì)的Li||NCM811電池在寬溫度下的電化學(xué)性能

近年來(lái)，環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院堅(jiān)定不移地踐行學(xué)?！傲隆卑l(fā)展理念，創(chuàng)新師資隊(duì)伍建設(shè)和人才培養(yǎng)機(jī)制，持續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)激勵(lì)政策，積極凝練學(xué)科方向，組建科研團(tuán)隊(duì)，搭建創(chuàng)新平臺(tái)，鼓勵(lì)教師開(kāi)展原創(chuàng)性和基礎(chǔ)性科學(xué)研究。本論文的發(fā)表是學(xué)院一系列政策下的又一重大成果，體現(xiàn)了學(xué)院青年教師學(xué)術(shù)能力和研究生培養(yǎng)質(zhì)量的顯著提升，也極大激發(fā)了廣大教師投身科研工作的熱情，為實(shí)現(xiàn)學(xué)科高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)及資源化學(xué)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的支持。

環(huán)化學(xué)院 朱晟 供稿