Angew. Chem. ：非氟化，弱溶剂化，宽液相温度范围溶剂助力高性能锂金属电池

弱溶剂化电解液在低浓度(1 M)即可实现阴离子衍生的界面化学，从而有效提高锂金属电池的电化学性能。但是，这些弱溶剂化溶剂的综合性能往往不尽如人意。此外，电解液溶剂化结构取决于溶剂-Li⁺和阴离子-Li⁺之间的竞争配位，这由溶剂的介电常数和溶剂化结构的拓扑结构决定。高介电常数或具有螯合效应的溶剂表现出强大的溶剂化能力，导致溶剂化壳层中由溶剂占主导，不利于电极界面稳定性。反之，低介电常数或无螯合作用的溶剂具有溶剂化能力弱的特征，使得溶剂化壳层中由阴离子占主导，电极界面稳定性提升，但不利于离子传输。因此，迫切需要寻找一种具有适中介电常数和弱溶剂化能力的溶剂，同时实现优异的电极界面稳定性和快速的离子传输能力。

近日，华中科技大学的谢佳教授团队提出了一种新的分子设计策略，调节非氟化醚溶剂的溶剂化能力和物理化学性质。通过消除螯合效应和增加空间位阻，设计的环戊基甲醚（CPME）溶剂化能力明显减弱，具有较为理想的介电常数和较宽的液相温度范围（-140 ℃~106 ℃）。这项工作为设计具有弱溶剂化能力和良好物理化学性质的非氟化电解液溶剂提供了一个新的方向。

通过消除螯合效应和增加空间位阻的协同作用，设计的CPME溶剂分子成功地实现了溶剂化结构的调控。同时，在溶剂化能力和介电常数之间达到平衡， CPME基电解液具有良好的锂金属负极兼容性。

虽然许多已发表的溶剂表现出弱溶剂化能力，但通常存在不佳的物理化学性质（低沸点＜60 ℃和高熔点＞0 ℃）。氟化的溶剂分子是提高物理化学性质的一个重要手段，但具有高成本、高密度和环境污染等问题。除氟化策略之外，我们通过精细地调控溶剂化能力，设计具有高稳定性的CPME溶剂（-140 ℃~106 ℃）。基于CPME电解液的锂金属电池表现出优异的低温和常温电化学性能。

在这项工作中，报告了一个独特的分子设计方法，调节非氟化醚溶剂的溶剂化能力和物理化学性质。

论文信息

Cyclopentylmethyl Ether, a Non-Fluorinated, Weakly Solvating and Wide Temperature Solvent for High-Performance Lithium Metal Battery

Han Zhang, Ziqi Zeng*, Fenfen Ma, Qiang Wu, Xinlan Wang, Shijie Cheng and Jia Xie*

文章的通讯作者为华中科技大学的谢佳教授和曾子琪博士，第一作者为华中科技大学2020级博士生张涵

谢佳教授课题组链接：

http://rest.seee.hust.edu.cn/

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202300771