基于磷酸盐的高浓度电解质和局部高浓度电解质虽能有效解决富镍锂金属电池（LMBs）的安全性和界面兼容性问题，但其高成本和黏度限制了实际应用。
在此，中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊、杜晓璠、张建军等人提出了一种本质不可燃的磷酸盐基低浓度电解质，采用0.7 M二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）和阻燃剂磷酸三甲酯（TMP）溶剂，以克服上述挑战。
TMP与DFOB⁻阴离子间的弱相互作用促进了阴离子诱导的溶剂化结构和富含硼氧化物/LiF的保护层形成。所设计的电解质用于构建LiNi₀.₉Co₀.₀₅Mn₀.₀₅O₂/Li电池，可稳定循环超过180次。
此外，该电池能在-20至60°C的宽温范围内工作，并表现出更高的热失控温度、增强的高温充电保持能力和更低的气体析出。20.0 Ah软包电池实现了533.8 Wh kg⁻¹的高能量密度，展现出商业化潜力。
图1. 电池性能
总之，该工作报道了一种由0.7 M单盐（LiDFOB）和单溶剂（TMP）组成的本质不可燃电解质，并通过实验与理论分析验证其性能。通过弱阴离子-溶剂相互作用和DFOB⁻的双重结合能力，实现了低浓度电解质中阴离子富集的溶剂化结构。
更重要的是，阴离子优先分解形成了富含LiF和硼氧化物的薄而坚固的保护界面层。组装的NCM9055/Li全电池可稳定循环超过100次，且在-20至60°C的宽温范围内和20.0 Ah软包电池（能量密度533.8 Wh kg⁻¹）中均表现出优异的循环稳定性，具备商业化潜力。
此外，该电池的热失控温度更高、高温充电保持能力更强、气体析出更少，显著提升了安全性。因此，该工作提出的电解质分子设计策略为开发高能量密度、高安全性的富镍LMBs提供了一种简单而高效的方法。
图2. 机制探究
Tailoring Anion‐Enriched Solvation Structures in Phosphate‐Based Electrolytes for Safety‐Enhanced Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202504367
崔光磊，研究员，博士生导师，国家新能源汽车专项高比能固态锂电池技术项目首席科学家，国家级人才，国家杰出青年科学基金获得者，国务院特殊津贴专家。获山东省自然科学一等奖、青岛市自然科学一等奖等奖项。2005年于中国科学院化学所获得有机化学博士学位，2005年9月至2009年先后在德国马普协会高分子所和固态所从事博士后研究。2009年2月以研究员到中科院青岛生物能源与过程所工作，现任中科院青岛能源所学位委员会主任、学术委员会副主任，青岛储能产业技术研究院执行院长。近几年主要从事高比能固态电池关键材料和系统研发、深海特种电源开发应用及固态光电转换器件的研究工作。先后在能源材料、化学、器件等方面的国际权威杂志Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Environ. Energy Science、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Sci.等发表文章300多篇，他引10000多次。
杜晓璠 女 硕导 中国科学院青岛生物能源与过程研究所
工作简历
2022-12~现在, 中国科学院青岛生物能源与过程研究所, 副研究员
2020-11~2022-12,中国科学院青岛生物能源与过程研究所, 助理研究员
2018-01~2020-11,中国科学院青岛生物能源与过程研究所, 博士后
张建军 男 硕导 中国科学院青岛生物能源与过程研究所
工作简历
2019-01~现在,中国科学院青岛生物能源与过程研究所,副研究员
2014-01~2018-12,中国科学院青岛生物能源与过程研究所,助理研究员
2011-06~2013-12,中国科学院青岛生物能源与过程研究所,研究实习员1级