自从锂离子电池实现商业化以来，它在消费类电子产品、新能源电动汽车以及其他电动产品领域得到了广泛应用。

凭借所能匹配的锂负极具有极高比容量以及低还原电势等特点，锂金属电池成为极具潜力的下一代高能量密度电池，也是当前是电池领域的研究热点。

如今，商用锂离子电池的能量密度逐渐接近其理论值，这会限制锂电池市场的发展与扩大。同时，想要实现锂金属电池的实际应用，首先需要解决锂枝晶问题。

电解液是锂电池的“血液”，其性质直接影响着电极性能。因此，对于改善锂金属负极来说，电解液工程是既直接又有效的的策略。

目前，已被用于锂金属电池研究的电解液主要有醚类、氟化溶剂、高浓/局部高浓电解液，它们能够形成有利于锂离子传输的、富含无机物成分的固体电解质界面膜（SEI，Solid Electrolyte Interphase），这在一定程度上可以抑制锂枝晶的生长。

然而，当前的锂金属电池电解液在理化性质、经济成本以及安全性等方面存在一些缺点，严重影响着电解液在锂金属电池上的大规模应用。

凭借在物理、化学和电化学等方面的优异综合性能，商业化碳酸酯电解液已经成为锂离子电池产业中占据主导地位的电解液。

然而，碳酸酯电解液对于锂金属具有高腐蚀性，会导致大量锂枝晶的生长和电池循环寿命的缩短。这主要是因为碳酸酯电解液衍生的 SEI 膜富含有机成分，存在易溶胀、机械性能差、会加速锂枝晶生长和电解液持续分解等缺点。

在实际应用中，锂金属电池由高载量的正极活性材料和有限过量的锂负极组装而成，并在贫电解液（<3g/Ah）条件之下循环。

这些苛刻的要求会进一步加速锂枝晶生长、电解液的耗尽以及电池的失效。

清华大学教授刘凯团队认为，如能通过构建一个坚实且富含无机物的高质量 SEI 膜，来有效抑制锂金属和碳酸酯电解液之间的系列副反应。

那么，基于自身成熟的制造工艺和优异的综合性能，碳酸酯电解液在锂金属电池的应用将具有更明显的优势。

为此，他们开启了一项课题。通过设计合成具有高给体数的非对称锂盐（LiFEA），从而使 LiFEA 基电解液拥有自清洁 SEI 膜中有机物的机制，借此在碳酸酯电解液中构建富含无机成分的 SEI 膜，从而提高碳酸酯电解液与锂金属负极的兼容性。

概括来说，他们设计了一种拥有自清洁 SEI 膜有机成分的锂盐，能够提高锂金属电池中碳酸酯电解液的性能，相关的软包电池在循环 100 次后容量保持率为 81%。

该团队发现通过浸出不需要的成分，将有希望对 SEI 结构做出修改。同时，本次成果也证明：使用具有高供体数的锂盐，可以有效调节 SEI 成分的溶解度。

基于此次设计的新型锂盐，该团队认为其有望作为锂金属电池、锂硫电池和商用锂离子电池的电解液锂盐添加剂，以用于提高电池的循环稳定性、能量密度和功率密度。

此外，本次课题使用的的分子设计理念和研究思路，也有望启发其他新型锂盐和溶剂分子的开发，从而让锂电池电解液性得到更好的提高。

日前，相关论文以《设计非对称醚状锂盐助力具有快速充放电性能的高能金属锂电池》（Designing an asymmetric ether-like lithium salt to enable fast-cycling high-energy lithium metal batteries）为题发在 Nature Energy（IF 56.7），清华大学博士后夏迎春是第一作者，刘凯担任通讯作者。