电解质作为连接正极和负极的关键部件，对电池性能有着重要的影响。目前，大多数二次电池主要采用液态有机电解液(LOE)，其中添加剂盐和溶剂对金属离子在负极表面的电沉积/剥离行为有重要影响。在沉积过程中，枝晶的不可控生长是一个不可避免的难题，严重制约着电池的安全性和稳定性。 为了解决枝晶生长问题，研究者们提出了调控锂离子溶剂化结构、构建锂离子专属传输通道等多种抑制策略，然而，上述策略基本集中于对单一锂离子迁移行为的调控。 用于描述枝晶生长模型的桑德公式指出：枝晶的产生时间
受到体系内部多因素的综合影响，其中，相较于阳离子（上述公式以锂系电池为例）的迁移速率，阴离子的迁移速率实际上对于枝晶的产生具有更重大的影响。因此，传统的对单一锂离子迁移调控的策略难以最有效地达到抑制枝晶产生的目的。
近日，南京理工大学的付永胜&朱俊武教授及其团队基于上述理论，提出了一种新型枝晶抑制策略：通过引入一种双向离子动力学调节器，通过同时降低阴离子（TFSI-）和提高阳离子（Li+）的迁移从而更有效地延长枝晶产生的理论时间。这种新型双向离子动力学调节剂能够自发与TFSI-阴离子形成空间八面体络合过渡态产物，有效减缓阴离子迁移，同时通过改变Li+溶剂化结构以加快锂离子的脱溶剂化和扩散行为，最终实现对 值得注意的是，在改进电解质的沉积环境中，锂离子的沉积层组分也发生了有趣的转变，由传统的LiF转变为Li2O为主的新型沉积层，且优势沉积晶面由（110）转变为（200）晶面，这对于后续研究者寻找与挑选更优的锂沉积模式具有一定参考意义。 通过对经典公式的推导及应用，从理论上计算得出该新型电解质在完全理想的条件下能够将枝晶产生时间延长25倍以上。在实际测试中，改性电解质组装的锂锂对称电池在1 mA cm-2, 1 mAh cm-2下持续循环超过2000 h，Li-Cu电池的库伦效率能够达到99.4%。最终组装的Ah级Li-S软包电池也展示出卓越的稳定性与安全性。该项工作证实了阴/阳离子的双向迁移调节对于实现抑制锂枝晶产生的重要意义。 论文信息 A Bidirectional Ion Kinetic Regulator Suppressing Lithium Dendrites in Advanced Lithium-Sulfur Batteries Jun Jiang, Yanwen Ding, Shujun Liu, Zhijie Qi, Tong Guo, Zhihua Wang, Jingwen Sun, He Zhu, Xiaoping Ouyang, Xin Wang, Junwu Zhu, Yongsheng Fu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202504398
的有效延长。
