准固态醚类电解质的实际应用受到锂枝晶形成和氧化稳定性差的限制，这些问题降低了电池循环寿命和能量密度。
在此，南方科技大学赵天寿，香港科技大学黄宝陵、孙静等人设计并开发了一种含有三氟甲苯基化阳离子链段的吡咯烷类离子液体（Py₃₁₄TFSI）。通过诱导电解液中阴离子的氧化反应，在正极表面形成富含LiF的无机界面层，显著提升了氧化稳定性并抑制过渡金属离子的溶解。
此外，三氟甲苯基化阳离子衍生的LiF界面层增强了负极界面的模量，有效抑制了锂枝晶的生长。采用优化后的电解质，Li-LiFePO₄、Li-LiCoO₂和Li-LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂全电池在高电流密度（10 C）、宽电压范围（4.5 V）、高负载量（11.1 mg cm⁻²）及宽温域（-20–80 °C）条件下均展现出显著的性能提升。
同时，采用该电解质的2.66 Ah软包电池实现了356 Wh kg⁻¹的高能量密度和优异的循环稳定性，为高能量密度电池体系准固态醚类电解质的实际应用提供了可行路径。
图1. 准固态锂金属全电池性能表征
总之，该工作成功开发出适用于高压锂金属电池的准固态醚类电解质体系。研究表明，Py114TFSI离子液体能显著提升电解质的氧化稳定性，促进正极表面形成富含LiF的坚固钝化层，并有效抑制过渡金属离子的溶出。通过冷冻透射电镜（Cryo-TEM）、X射线光电子能谱深度刻蚀（XPS etching）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）分析证实，该电解质能在锂负极构建富含LiF的界面层，实现锂离子的均匀分布和规则沉积。
基于此，采用Py114TFSI的NCM811/Li全电池在4.5V高截止电压下展现出优异的循环稳定性，并且锂对称电池在0.5 mA cm−2电流密度下实现了1500小时的可逆沉积/剥离。特别值得注意的是，采用该电解质组装的2.66 Ah准固态NCM811/Li软包电池达到了356 Wh kg−1的高能量密度。
因此，该工作不仅为聚合物电解质与电极间高效界面层的设计提供了新见解，也为开发高能量密度准固态锂金属电池开辟了新途径。
图2. 拓展应用及全电池性能
Developing Quasi‐Solid‐State Ether‐Based Electrolytes with Trifluorotoluylation Ionic Liquids for High Voltage Lithium Metal Batteries, Advanced Materials 2025 DOI: 10.1002/adma.202501006
赵天寿，中国科学院院士、能源科学与工程热物理专家。1983年毕业于天津大学热物理工程系，1986年获该校硕士学位，1995年获得美国夏威夷大学博士学位。现任南方科技大学讲席教授、美国机械工程师学会(ASME) Fellow、英国皇家化学学会(RSC) Fellow、曾获Croucher资深研究成就奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、国家自然科学二等奖、香港科大工程学杰出研究成就奖。入选Clarivate/Thomson Reuters 全球高被引科学家和最有影响力科学思想名录。任国际期刊International Journal of Heat and Mass Transfer主编与Energy & Environmental Science顾问编委。
黄宝陵 香港科技大学机械与航空航天工程系的长聘正教授、博士生导师，香港科技大学佛山智能制造研究院副院长。他是香港杰出青年学者奖获得者（2012），曾任ASME HK Section 教育委员会委员。目前任Applied Thermal Engineering 客座编委， Science China: Technological Science青年编委， Scientific Reports 编委， ES Materials and Manufacturing编委。曾参与组织Gorden Research Conference, International Symposium on Micro and Nano Technology, Micro/Nanoscale Heat&Mass Transfer Conference等知名国际会议。 目前担任香港科技大学能源学院执行委员会委员以及可持续能源工程专业委员会委员。黄宝陵教授分别于1999年和2001年获清华大学工程力学系工程热物理专业工学学士和硕士学位。2008年毕业于美国密西根大学安娜堡分校机械工程系，获得工学博士学位。黄宝陵教授专注于热能和电化学能源转换，存储和利用，已发表约80篇国际学术期刊论文，约20篇国际学术会议论文。