如今，电池技术已成为现代工业的关键因素，对我们的生活至关重要。随着电池研究的进展，电解质被认为是实现新电极材料和化学物质的关键组成部分。为了提高电场的电化学性能，引入含氟（F）基无机元素成分的电解质是一个探索方向。然而，大多数碳氟化合物具有较高的全球变暖和臭氧消耗潜在隐患，不符合电池行业的可持续发展要求。因此，开发可持续电解质是未来电池发展的可行选择。尽管研究人员在电解质优化方面取得了很大进展，但对开发低毒且安全的电解质却很少关注。最后对实用高压充电电池绿色电解质分子设计的未来研究方向进行了总结和展望。

在此，湖南大学物理与微电子科学学院鲁兵安课题组讨论了环境友好型电解质的溶剂和盐的设计原则，旨在阐明溶剂和盐的设计原理和该方向的最新进展。首先综述了已报道的有机电解质的溶剂和盐类以及发展成熟的溶剂和盐类。其次，讨论了新型电解质的设计原则。最后对实用高压充电电池绿色电解质分子设计的未来研究方向进行了总结和展望，为今后的研究方向提供重要参考。这些见解将有助于学术界和工业界开发下一代绿色、安全、高性能和环保的电解质。

目前市售的碳酸酯和醚的氟化是一种很有前途的溶剂工程策略。由于氟原子的吸电子特性，用氟原子取代氢原子可以降低溶剂的最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)能级，提高了氧化稳定性，促进了薄而稳定的无机固体电解质界面(SEI)层的形成。与C-H键相比，C-F键具有更高的键能，因此氟代溶剂是高压碱金属电池的理想选择。在电池中使用氟化溶剂有很多优点。

然而，这种方法以牺牲环境友好性为代价获得了更好的性能。在回收废旧电池时，氟化电解质成分是一个值得关注的问题，因为它们在处理和处置过程中可能造成重大的安全和环境危害。开发可持续和环保的替代材料，如新的非氟化电解质系统、溶剂等，其性能可与氟化化合物相媲美甚至更胜一筹，这无疑是一个有前途的方向。因此，高性能非氟化电解液的创新至关重要。然而，对无氟电解液的研究仍处于早期阶段。在此，我们对现有溶剂进行筛选，以及总结现有溶剂的优缺点，并受到启发，对后续筛选溶剂以及合成特定溶剂的方法提供了重要参考价值，对开发无氟的绿色安全电解液提供一定的借鉴意义。

同时，鲁兵安课题组提出一种绿色醚溶剂，通过合理的碳链分子设计原理来激发空间位阻效应，这种结构大大降低了溶剂的生物毒性，并调节了电解质的溶剂化结构，为高压碱金属离子电池电解液的设计提供了新思路。作者采用传统的抑制圈法检测了三种溶剂对大肠杆菌(E. coli)的抗菌性能以及对三种溶剂处理后的大肠杆菌进行了扫描电子显微镜(SEM)表征。此外，通过脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)进一步从细胞水平上详细讨论了这三种溶剂的毒性。实验结果显示DMM溶剂具有较高的生物安全性。从生物分子方面进一步筛选出具有更低毒性的溶剂。

电解质的稳定性不仅取决于溶剂，还取决于盐，以及它们的相互作用。盐的种类很多，往往需要根据特定体系需求进行选择。一般来说，高质量的盐具有以下属性-它们必须(i)确保电解质的高离子电导率，(ii)形成稳定的低阻抗SEI膜，(iii)具有良好的化学稳定性，(iv)成本低，制备简单，无毒无污染。在此，我们对现有盐的总结以及双盐的启发，对后续盐的合成提供了重要参考价值。

该工作综述了溶剂和盐的工程策略，以实现具有电化学和热稳定性，优异的离子电导率，增强的低温和高温特性，能够在阳极和阴极形成有效的SEI和CEI，可燃性和安全性以及环境友好性的电解质。阴离子会影响盐的解离能力、氧化稳定性，从而影响电池的热稳定性。氟化溶剂在高压方面表现出优异的物理性质，而部分氟化有机溶剂比全氟化有机溶剂具有更高的极性，并且可与其他极性电解质组分混溶。在传统电解液的基础上筛选和开发无氟电解液，探索不同结构的调控对电解质物理化学特性和电化学性能的影响。通过具有代表性的文献实例，将全氟化或部分氟化电解质成分与非氟化电解质成分的优点结合，可以针对特定目的优化和定制电解质化学成分。