说明：文章系统梳理了静电势的定义、三大核心公式及其与电荷环境的对应关系，华算科技逐一介绍了FTIR、EIS、SEM等表征测试和DFT、MD计算手段。此外本文总结了常见的三种静电势调控策略：官能团修饰、溶剂筛选、添加剂分子设计。
静电势是描述电荷在空间中分布所产生的电势场的物理量，其核心本质是空间中某点单位正电荷所具有的电势能。作为标量物理量，静电势无需考虑方向，仅通过数值大小和正负即可反映该点的电荷环境——正电势表明该区域易吸引电子（缺电子），负电势则意味着该区域易给出电子（富电子）。
在分子尺度上，静电势能够直观呈现分子表面电荷的疏密程度和分布特征，为分析分子与离子、分子与分子之间的相互作用（如配位结合、溶剂化效应等）提供关键的微观视角，是材料化学、电化学等领域研究界面作用和反应机制的核心参数之一。
ε0真空介电常数（8.854 x 10-12 F/m）;
|r-ri| ： 为位置 r 与点电荷 qi 之间的距离（单位：m）。
物理意义：该公式表明空间某点的静电势是所有点电荷在该点产生电势的叠加，定量描述了电荷分布对空间电势场的贡献，是静电势计算的基础理论表达式。
图2：(a)VC、(b)Na+ -VC和(c)Li+ -VC还原前后的静电势变化
物理意义：用于量化离子与分子之间的相互作用强度，结合能的正负和绝对值反映相互作用的稳定性，负的结合能表明形成复合物后体系能量降低，相互作用稳定，且绝对值越大，结合作用越强。
E(M–) ：分子 M 得到一个电子后形成还原态 M– 的能量；
物理意义：描述分子获取电子的能力，与还原态分子的静电势分布直接相关，电子亲和能的大小可反映分子还原后电荷重新分布的趋势。
测试表征通过检测静电势主导的相互作用产物、界面结构及电化学行为，间接验证静电势分布的合理性，核心包括光谱、电化学和显微表征三类。
FTIR利用不同官能团对特定波长红外光的吸收特性，识别分子或复合物的结构特征，进而推断电荷分布（与静电势直接相关）。
下图d展示了Cu/Na电池循环后电解质分解产物的FTIR谱图，NVC-2体系中2964 cm⁻¹处出现特征峰，对应VC还原产物NED中C-H键的伸缩振动。该峰的出现验证了Na⁺-VC复合物还原态的静电势分布（集中于C₁-O₃和C₂-O₃键）导致的特异性分解路径，间接证明了静电势对反应产物的调控作用。
图3：d为NVC-0、NVC-2、LVC-0、LVC-2体系中Cu箔侧电解质分解产物的FTIR局部放大图，展示VC在不同离子体系中还原产物的差异。10.1021/acsenergylett.5c00039
通过测量电池体系的交流阻抗，获取界面电阻 RSEI 等参数，反映界面电荷传输效率，而电荷传输效率与界面处静电势分布直接相关。
文档2的图2c为HC/Na电池循环3次后的EIS谱图，NVC-2体系的 RSEI 远高于NVC-0体系。这一结果源于VC还原产物NED的静电势特征——NED与Na⁺结合能强，导致界面电荷传输受阻，验证了静电势分布通过影响产物结构进而调控界面性能。
图4：c为NVC-0和NVC-2体系HC/Na电池的EIS Nyquist图，展示添加VC后界面电阻的变化。10.1021/acsenergylett.5c00039
通过电子束扫描电极表面，获取界面形貌信息，界面形貌由静电势主导的分解反应和沉积过程决定。
下图g为NVC-2体系HC电极循环10次后的SEM图，电极表面出现大量聚集的分解产物，形成不均匀的厚SEI层。对比NVC-0体系（图e）的光滑表面，该形貌差异源于VC还原态静电势的局部化分布，导致分解产物聚集，直接证明了静电势对界面结构的调控作用。
图5：g为NVC-2体系HC电极循环10次后的SEM图（标尺1 μm），展示VC添加后电极表面的SEI形貌。10.1021/acsenergylett.5c00039
基于量子力学原理，求解电子的薛定谔方程，获取分子的电子结构、电荷分布，进而量化静电势（ESPmin、ESPmax）及相关能量参数。
下图展示了多种溶剂的DFT计算静电势图，溶剂分子表面的颜色深浅反映静电势正负—— 溶剂化溶剂（如EC、DME）的负电势区域集中（红色区域明显），|ESPmin| > ESPmax；而抗溶剂（如BTFE、TTE）的负电势区域分散，|ESPmin| max。该图直接量化了不同溶剂的静电势分布特征，为溶剂分类和筛选提供了理论依据。
图6：真空条件下有机溶剂的计算静电势图，展示溶剂分子表面的电荷分布差异。10.1002/aenm.202300259
基于经典力学，模拟分子在特定体系中的运动轨迹，分析离子-分子的配位行为和溶剂化结构，间接反映静电势主导的相互作用。
下图a、b展示了1 M NaPF₆在EC/DMC-VC和DEGDME-VC体系中的MD模拟快照，图c为Na⁺与VC中O原子的径向分布函数和配位数。
EC/DMC体系中Na⁺与VC的配位数为0.68，而DEGDME体系中接近0，表明DEGDME与Na⁺的静电相互作用更强，排斥VC进入溶剂化层。
图7：a、b为EC/DMC-VC和DEGDME-VC体系10 ns时的MD模拟快照；c为Na⁺与VC中O原子的径向分布函数（实线）和配位数（虚线）。10.1021/acsenergylett.5c00039
静电势的调控核心是通过改变分子结构、溶剂环境或添加剂类型，调整电荷分布特征ESPmin、ESPmax及分布均匀性，进而优化材料的界面作用和电化学性能，主要包括以下三类策略。
通过在分子中引入电负性差异显著的官能团（如氟原子），改变分子表面的电荷密度，从而调控静电势的正负强度和分布范围。
下图b展示了EC、EA等溶剂及其氟代衍生物的静电势分布，氟代溶剂的ESPmin比非氟代溶剂更不显著（负电势减弱）。氟原子的高电负性导致分子表面负电荷分散，降低了溶剂与Li⁺的配位能力，实现Li⁺脱溶剂化能的降低。该策略通过分子结构修饰直接调控静电势特征，为设计弱溶剂化溶剂提供了思路。
图8：b为常规溶剂及其氟代衍生物的DFT计算静电势对比图，展示氟取代对溶剂静电势的影响。10.1002/aenm.202300259
通过更换溶剂类型改变离子的溶剂化结构，调整添加剂分子与离子的结合强度，进而改变添加剂的静电势分布与反应活性。溶剂与离子的结合能越高，越容易占据离子的溶剂化壳层，抑制添加剂与离子的不利相互作用。
结合下图MD 模拟快照、结合能、循环性能与库仑效率等数据，碳酸盐基溶剂（EC/DMC）中，VC 易与 Na⁺结合形成 Na⁺-VC 复合物，还原后静电势局域化生成有害 NED；而醚基溶剂（DEGDME）与 Na⁺的结合能（高于 VC 与 Na⁺的结合能）更强，Na⁺优先与 DEGDME 配位，VC 无法进入溶剂化壳层，其静电势分布改变，避免了 NED 生成，电池容量保持率显著提升。
通过设计添加剂分子结构，使其次级结构（如环结构、取代基）调控还原态静电势分布，确保其在目标离子体系中形成有益产物。
下图a展示了VC与Na⁺、Li⁺结合后还原态的静电势分布，Na⁺-VC还原态的静电势集中于特定化学键（C₁-O₃、C₂-O₃），导致分解生成NED；而Li⁺-VC还原态的静电势均匀分布于五元环，分解生成有益的LVDC。
图10：aVC与Na⁺、Li⁺结合后还原态的静电势分10.1021/acsenergylett.5c00039
基于此，设计类似Chl的添加剂，其甲基和氯甲基取代基使Li⁺-Chl和Na⁺-Chl还原态静电势分布一致，在两种体系中均表现出优异性能。该策略通过分子设计精准调控静电势分布，实现添加剂的跨体系应用。
图11：Chl结合(a) Li+和(b) Na+还原前后的静电势图、电池循环性能及库仑效率。10.1021/acsenergylett.5c00039
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