锂金属电池（LMBs）因其理论能量密度高达500 Wh/kg，被誉为下一代储能技术的“圣杯”。然而，其实际应用长期受限于两大难题：低温困境（-40°C）：电解液黏度剧增、锂离子脱溶剂化能垒升高，导致枝晶生长和能量骤降（<300 Wh/kg）。高温挑战（60°C）：电极/电解质界面不稳定，引发电解液持续分解和锂金属消耗。传统温控系统虽能缓解问题，却增加成本和重量。因此，开发宽温域自适应电解质成为破局关键。
在此，中国科学院长春应化所明军，谢宏亮，马征等人首次引入丙二醇甲醚乙酸酯（PMA）作为LMB电解液的新型溶剂。PMA分子中独特的醚氧官能团具有高空间位阻，导致锂离子配位能力弱，从而促进电解液溶剂化结构中接触离子对（CIPs）的形成，尤其是在双盐体系下。
本文采用PMA基电解液的Li||LiNi₀₈Co₀₁Mn₀₁O₂（NCM811）电池在4.5 V高压下稳定循环超过100次，即使在60°C高温下仍能保持90.1%的初始容量。此外，该工作提出了一种分子界面模型，阐明所设计电解液对电极界面行为及电池性能的影响，为高性能LMB电解液的开发提供了重要见解。
图1. 电解液结构表征
总之，该工作首次提出了一种基于丙二醇甲醚乙酸酯（PMA）作为溶剂的新型单溶剂电解液设计，其具有高浓度接触离子对（CIPs）。PMA分子中的大体积醚氧基团产生强空间位阻，削弱了Li⁺的溶剂化能力，同时在与含电负性氧原子的LiDFOB和LiPO₂F₂双盐协同作用下，增强了阴离子与Li⁺的配位。
该电解液配方与高活性锂金属负极和NCM811正极均表现出优异的兼容性。PMA基电解液在高压和高温条件下展现出卓越的电化学稳定性，使Li||NCM811电池在4.5 V高压截止条件下稳定循环超过100次，且在60°C下容量保持率高达90.1%。通过详细的溶剂化结构和界面模型，该工作从分子层面揭示了相互作用机制与界面行为，明确了电解液组成与电化学性能之间的内在关联。这一电解液设计策略为未来高压LMB电解液的开发提供了重要参考框架。
图2. 电池性能
Ether‐Oxygen Groups Modified Carboxylic Ester Enabling High‐Voltage Lithium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202504490
明军，研究员，博士生导师。研究课题主要包括电池电解液及电极界面研究。研究内容立足于基础，以解决企业界在电池材料制备、电解液配方以及电池设计等方面的难题为目标，服务于电池产品的实际应用。首次提出Li+溶剂化结构对电极稳定性的重要影响，重新认识电解液添加剂作用，以及构筑分子界面模型替代SEI膜预测电极稳定性。近5年在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Energy Lett.、Adv. Energy Mater.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Lett.、Mater. Sci. Eng.: R: Rep.等国际知名期刊发表与金属（离子）电池研究相关学术论文125余篇，其中，第一作者及通讯作者论文90余篇，H-index 49。
马征 特别研究助理，研究领域：金属（离子）电池电解液及电极界面研究；液态金属电池电极、电解质材料设计
谢宏亮 特别研究助理 研究领域：金属（离子）电池电解液及电极界面研究；液态金属电池电极、电解质材料设计