在极端低温（LT）条件下，对可靠锂电池的需求重新激发了人们对有机电极的兴趣。然而，有机电极的实际应用因严重的电极溶解和迟缓的低温脱溶剂动力学而受阻。
在此，中国石油大学崔永朋、王瑶、邢伟等人揭示了双电层（EDL）与体相电解质之间的溶剂浓度极化是一种迄今被忽视但决定性的降解机制。这种极化将双电层重塑为富溶剂区域，提高了脱溶剂能垒并增强了溶剂-电极相互作用，从而加剧溶解。
基于此见解，团队设计了一种高度去极化的溶剂，以抑制双电层中溶剂的聚集，并将溶剂化结构从溶剂主导转变为阴离子富集。所得电解质在-60°C下实现了0.51 mS cm⁻¹的优异离子电导率和高达0.65的低温迁移数，同时促进形成坚固且富含无机物的电极/电解质界面相，从而减轻溶解。
因此，即使在-60°C下，基于DSR（玫棕酸钠二钠）的锂电池仍能提供184.3 mAh g⁻¹的出色容量，并在2000次循环中表现出卓越的循环稳定性，每次循环的超低衰减率仅为0.0057%。该策略证明可推广至其他有机电极，确立了对抗溶剂浓度极化作为设计极端低温条件下超快循环、长寿命锂电池的指导原则。
图1. 充放电过程中的动态EDL架构及体相电解质物理化学性质
总之，该工作通过阐明双电层与体相电解质之间溶剂浓度极化的关键作用，从根本上重新定义了基于有机电极的锂电池的低温限制。通过高度去极化溶剂系统的策略性分子工程，作者成功解耦了传统上强烈的Li⁺-溶剂配位，从而消除了双电层内的溶剂聚集。
这种调控将双电层结构从富溶剂转变为阴离子主导，同时解决了三个长期存在的瓶颈：（i）抑制有机电极溶解，（ii）最小化Li⁺脱溶剂能垒，以及（iii）促进形成致密且富含无机物的电极/电解质界面相。在-60°C下实现的卓越电化学性能（184.3 mAh g⁻¹的比容量和2C倍率下超过2000次循环）不仅代表了一项渐进式改进，更是低温电池设计范式的转变。
更重要的是，这项工作确立了一个可推广至其他有机电极体系的通用原则，为极端寒冷环境下的界面化学工程提供了一个多功能平台。对溶剂浓度极化的这一基础性理解为合理的电解质设计开辟了新途径，其中界面工程超越了传统的体相性质优化，有望在低温条件下革命性地提升电池性能。
图2. Li||DSR电池的电化学性能评估
Combating Solvent Concentration Polarization for Ultrafast and Highly Stable Lithium Batteries at −60 oC,Energy & Environmental Science2026 DOI: 10.1039/d5ee06738c
（来源：网络版权属原作者 谨致谢意）
热门跟贴