鋰金屬電池因具備極高理論能量密度，被視為新一代儲(chǔ)能體系的重要發(fā)展方向。然而，其在寬溫區(qū)間下運(yùn)行時(shí)仍面臨多重瓶頸：低溫下離子遷移遲滯、高溫下副反應(yīng)加劇，以及鋰金屬表面易生成枝晶與“死鋰”。另一方面，硫化聚丙烯腈（SPAN）正極雖較傳統(tǒng)硫正極更穩(wěn)定，但在醚類電解液中易發(fā)生 S–S 鍵斷裂并生成可溶鋰多硫化物（LiPS），導(dǎo)致容量快速衰減。因此，如何同時(shí)穩(wěn)定正負(fù)極界面、并實(shí)現(xiàn)寬溫可逆反應(yīng)，是推動(dòng)鋰金屬體系實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

本文基于乙基丁基醚（EBE）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)控分子溶劑化能力，使常規(guī)濃度（1 M LiFSI）的醚類電解液呈現(xiàn)顯著的陰離子富集溶劑化特征。得益于其非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，EBE 在保持弱溶劑化的同時(shí)改善了體系擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，使其能夠在?40 至 60 °C 的范圍內(nèi)構(gòu)建穩(wěn)定的界面層，從而賦能寬溫 Li││SPAN 電池。

非對(duì)稱醚構(gòu)建弱溶劑化結(jié)構(gòu)

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不同于溶劑化能力強(qiáng)的 DME，DBE 通過(guò)延長(zhǎng)烷基鏈降低溶劑化能力，但物化性質(zhì)隨之變差。將 DBE 的一端丁基鏈縮短為乙基形成 EBE 后，分子極性分布得到優(yōu)化，使其呈現(xiàn)與 DBE 類似的弱溶劑化能力，同時(shí)具備更優(yōu)的鋰離子擴(kuò)散性能。

分子動(dòng)力學(xué)模擬顯示，EBE 電解液中的溶劑化結(jié)構(gòu)可表征為：
Li?[FSI?]?.??[EBE]?.??[TTE]?.??。

在此結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)SI?明顯主導(dǎo)第一溶劑化鞘，聚集體（AGG）比例高達(dá) 87.6%，遠(yuǎn)超 DME 體系的 16%。Raman 和 PFG-NMR 實(shí)驗(yàn)亦證實(shí)了這一陰離子富集結(jié)構(gòu)，有力支撐弱溶劑化電解液的理論判斷。

雙層界面的形成與功能

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陰離子富集溶劑化結(jié)構(gòu)直接影響電極界面的化學(xué)組成與空間分布。EBE 電解液在鋰負(fù)極形成的SEI呈現(xiàn)明顯的內(nèi)外分層：內(nèi)層以Li?O為主，外層為有機(jī)物、硫化物及氮化物的混合相。相比傳統(tǒng)醚電解液中形成的有機(jī)富集“馬賽克”SEI，該 Li?O 主導(dǎo)的內(nèi)層不僅具備更高 Li?電導(dǎo)率，還能阻隔電子穿透，抑制枝晶生長(zhǎng)并減少“死鋰”累積，使鋰沉積趨向致密顆粒狀。

SPAN 正極界面亦隨溶劑化結(jié)構(gòu)改變而發(fā)生顯著差異。在 EBE 中，CEI 的外層為非晶態(tài)薄層，而內(nèi)層則形成由晶態(tài)Li?S、LiF、Li?N構(gòu)成的無(wú)機(jī)層。此結(jié)構(gòu)有利于提升 Li?遷移速率并阻斷 LiPS 的生成和溶解，有效實(shí)現(xiàn)“固–固”硫轉(zhuǎn)化過(guò)程，顯著降低 shuttle 現(xiàn)象。

不同電解液中界面結(jié)構(gòu)示意圖a：傳統(tǒng)醚體系形成的有機(jī)物主導(dǎo) SEI/CEI；b：EBE 電解液誘導(dǎo)形成的Li?O 內(nèi)層 + 混合外層 SEI以及晶態(tài)無(wú)機(jī)內(nèi)層 + 非晶外層 CEI。

鋰負(fù)極的寬溫可逆性

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在?20°C、25 °C 與 60 °C 的 Li││Cu 測(cè)試中，EBE 電解液均展現(xiàn)出更高且更穩(wěn)定的庫(kù)侖效率（平均值 98.9–99.2%），且循環(huán)波動(dòng)極小。SEM 顯示，DME 中的鋰沉積呈枝晶狀，而 EBE 中的鋰沉積始終保持為顆粒狀、致密結(jié)構(gòu)；TOF-SIMS 與 XPS 則證明 EBE 體系中 SEI 更薄、Li?O 占比更高，原文也指出 Li?O 相較于 LiF 更能有效調(diào)控鋰沉積行為。

這些特征共同作用，使負(fù)極在寬溫區(qū)間保持高度可逆性，為長(zhǎng)壽命鋰金屬電池奠定基礎(chǔ)。

SPAN 正極的穩(wěn)定性提升

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在低溫?20°C下，DME 電解液中的 Li││SPAN 電池初始容量?jī)H 350 mAh g?1，快速下降；而 EBE 體系初始容量達(dá)到 681 mAh g?1，在 500 循環(huán)后仍保持 595 mAh g?1。即使在?40°C，電池仍能在 0.1 C 下保持約445 mAh g?1的穩(wěn)定放電容量。

常溫 25 °C 下，EBE 電池在 1 C 可運(yùn)行 450 周，容量保持率達(dá) 73.9%，其平均庫(kù)侖效率可達(dá) 99.93%。高溫 60 °C 下，EBE 電池更可穩(wěn)定循環(huán) 1000 周，容量保持 72.8%，表現(xiàn)優(yōu)于 DME 體系，也達(dá)到現(xiàn)有醚基弱溶劑化電解液的先進(jìn)水平。

此外，基于該體系的 Ah 級(jí)軟包電池在 150 mA 下能輸出 1041 mAh，驗(yàn)證了其工程應(yīng)用潛力。

抑制 LiPS 的機(jī)理

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計(jì)算顯示，EBE–Li?S?的結(jié)合能（–1.12 eV）顯著弱于 DME–Li?S?（–1.62 eV），說(shuō)明EBE 不易溶解 LiPS。原位 UV–Vis 測(cè)試進(jìn)一步表明，DME 中可觀察到 S?與 LiPS 的特征吸收峰，而在 EBE 中幾乎消失，證明其能夠?qū)崿F(xiàn)近乎純粹的“固–固”硫轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而避免活性物質(zhì)損失。

該研究通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電解液溶劑化結(jié)構(gòu)的根本轉(zhuǎn)變，使正負(fù)極界面自發(fā)形成具有明確分層特征的雙層 SEI/CEI。同時(shí)，非對(duì)稱醚在低溫下保持可接受的粘度與離子擴(kuò)散性能，在高溫下也具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，使 Li││SPAN 電池在?40 至 60 °C 范圍內(nèi)均能穩(wěn)定工作。

這一策略展示了溶劑化調(diào)控在界面工程中的關(guān)鍵作用，為下一代寬溫鋰金屬電池提供了一項(xiàng)可規(guī)?；瘧?yīng)用的材料設(shè)計(jì)方案，也為極端條件下的能源設(shè)備提供了新的解決路徑。