电解液是一种可以导电的溶液，分别由溶剂和溶质组成。溶剂化是指溶剂分子围绕溶质离子形成的溶液结构，这种结构在电解液中发挥着重要的作用。以下是用氧键解释电解液中溶剂化结构的相关内容：

 电解液作为电池中四大材料之一，与正极、负极均有相互作用，电池中的有益的、无益的反应均发生在电解质和电极的界面，界面反应与溶剂-溶质相互作用密切相关。

   近来读了一篇中科院金属所李峰老师的文章《为低温锂金属电池设计温度不敏感的溶剂化电解质》“Designing Temperature-Insensitive Solvated Electrolytes for Low-Temperature Lithium Metal Batteries”，里面提出”配位氧键“的说法，简单来说，EC、PC、SL这些高介电常数溶剂是氧供体溶剂，氧的强电负性完全阻止了Li+和阴离子的配位，使得电解液中Li+以溶剂分离离子对（SSIP）的形式存在，Li+与溶剂直接配位，阴离子不能直接与Li+配位。这种情况导致的结果是，由于氧供体溶剂的强电负性，限制了（锂金属电池）在低温下的可逆性和动力学性能。其它文献[2]也认为：电解质溶剂化壳层（solvation sheath）的脱溶剂化过程是在超低温下工作的锂离子电池的控制步骤。

在低温下工作的典型锂离子电池配置中锂离子扩散途径的关键步骤

溶剂分离离子对（SSIP，solvent-separated ion pair）：Li+与一些溶剂强配位，Li+淹没在溶剂的汪洋大海中，难以脱身；弱溶剂化电解液的理念来源于此。

紧密接触离子对（CIP，contact-ion pair）：一个Li+与一个阴离子配位。Li+在溶剂的汪洋大海中终于找到一叶扁舟。一个Li+与一个阴离子配位，共同参与SEI的形成，SEI富含LiF、LiPO4

小聚体（AGG，aggregation）：多个Li+与一个阴离子配位。例如高浓度电解液。

纳米簇（cluster）：由CIP、AGG组成的一个群体。

图 1.电解质的设计原理：通过调节供体溶剂的电负性实现溶剂化设计的示意图。

Figure 1. Design principles and solvation regulation of the electrolyte: schematic illustration of the solvation design by electronegativity regulation of the donor solvents.

局部高浓度电解液中溶剂化团簇结构示意图[3]

Figure 2. Schematic structure of solvation clusters in the localized high-concentration electrolyte.

图 溶剂化结构示意图（a）SSIP、CIP和AGG；(b)纳米簇

解决办法：用一种非溶剂共溶剂来减弱醚类溶剂中供体氧的电负性，使阴离子供体参与到Li+的溶剂化结构中。具体来说，用TTE这种不溶解锂盐的溶剂作为共溶剂，加入THF等醚类混合溶剂中，来调整溶剂化结构。文章认为DMC、DOL、DME、THF、2MeTHF（2-methyltetrahydrofuran）等都是弱供体溶剂，有氧，但是电负性较弱，允许Li+和阴离子结合，在低浓度电解质中形成CIP和AGG。THF和2MeTHF被选为具有较弱电负性和最佳还原稳定性的溶剂，用TTE这种不能与Li+配位的供体溶剂，进一步减弱MixTHF（THF+2MeTHF）的电负性，在LFP/Li电池中获得优良的低温与电化学循环性能。文中通过观察峰位的移动来判断各组分之间的相互影响，值得学习。文章应用醚类电解液，虽然DME、THF等溶剂对金属锂具有还原稳定性，但是却不耐氧化，在高电压体系中无法应用，所以文中只能采用LFP作为研究对象，LFP的面容量1.5mAh/cm2，很低。用一种低容量正极LFP与一种高容量负极Li进行匹配，NP比6，也许不具备产业化价值，但是这种电解液的设计思路，尤其是从氧的角度来进行解释，继氢键、锂键后又提出了氧键，这一点我个人认为是最大的创新。

本文原标题为用氧键解释电解液中溶剂化结构，有利于行业对镀液进一步的了解，文章转载自网络，版权归原作者所有。

      

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