電池驅動的電動汽車（EV）的充電時間與燃油驅動的內燃汽車的加油時間相近，對電動汽車市場的快速滲透非常有利。眾所周知，電池中的電解液對電池的快速充電能力起著至關重要的作用，因為電解液決定了離子的傳輸速率以及電池正極和負極上衍生的電極/電解質界面。

圖1 所設計電解液的結構-性能關系圖

太平洋西北國家實驗室許武、Xia Cao等以雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）為導電鹽，以碳酸二甲酯（DMC）為溶劑化溶劑，以碳酸乙烯酯（EC）為添加劑，并以1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）為稀釋劑，開發了一系列具有快速充電能力的電解液，通過調整電解液中溶劑化溶劑和稀釋劑的摩爾比可實現快速充電功能。

作者通過仔細評估溶劑化結構、配位環境、粘度和離子電導率，揭示了高離子電導率電解液的設計規則。

圖2 Gr||NMC811電池的電化學性能

除了在基于NMC811正極和石墨負極的LIB中實現了快充的電化學性能外，作者還提出了一種具有可控溶劑化結構的電解液，與普通局部高濃度電解液（LHCE）相比，它具有較高的鹽解離度，從而實現了較高的離子電導率，同時，與傳統電解液相比，它在正極和負極上分解的游離溶劑最少。

因此，這種受控溶劑化電解液（CSE）與NMC811正極和石墨負極都具有良好的兼容性，因為它形成了一層薄而堅固的鈍化層，提高了離子遷移率，并防止了正極顆粒的結構退化和開裂。

這項研究揭示了CSE獨特的配位結構對于提高鋰離子載流子遷移率以及在300次循環中維持4 C的快充速率的重要性。

圖3 循環前后石墨負極的HRTEM和XPS表征

Designing Electrolytes With Controlled Solvation Structure for Fast-Charging Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301199