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  隆冬里，手机、无人机、电动汽车常常因锂电池“不扛冻”而失灵。传统锂电池在-30°C以下容量丢失可达50%~70%，这已成为其在极寒环境中使用的严重瓶颈。宣布研讨，为这一难题带来了全新的潜在解决方案。该研讨团队经过一种美妙的“极性梯度工程”，重构了电解液中的离子“微环境”，成功让电解液在-110°C的极寒环境中仍然坚持液态，并使锂电池高效作业。

  锂电池怕冷，首要本源在于电解液。在低温下，传统电解液中不同溶剂的“性情”差异巨大：强极性的EC像“热心的车夫”，紧紧抱住锂离子；而弱极性的DMC等则像“冷淡的路人”。这导致锂离子被少量“热心车夫”层层包裹，构成一件厚重的“溶剂化外套”。低温下脱掉这件“外套”极点耗能，就像隆冬里让人裹着厚棉袄跑步——步履维艰。

  面临这个难题，该研讨团队没有像平常相同，只是寻觅更“冷淡”或更“稀释”的溶剂，而是改变思路，决议组成一支“性情”挨近的“车队”。他们将溶剂骨架中的碳原子替换为更大的硫原子，得到亚硫酸酯ES和DMS。这一替换使溶剂间的“性情差异”（介电常数差异）从86.6骤降至17.1，亲和力趋于均衡。硫原子的“大个头”和“好脾气”平滑了分子间作用力。团队还引进“协调员”异丁酸甲酯（IF），逐渐下降粘度与冰点，终究打造出由ES、DMS、IF和锂盐组成的“梦境车队”。

  分子极性梯度工程诱导的溶剂化结构。(a)传统碳酸酯电解质的“单侧”溶剂化鞘；(b)本文提出的均质化溶剂化鞘。

  这支“车队”到底有多默契？研讨人员经过分子动力学模仿和光谱分析，为咱们提醒了微观世界的美妙图景。传统电解液中，超越65%的“座位”被EC独占，构成“拥堵车厢”。而在新系统中，DFOB⁻、ES、DMS和IF均衡配位，各司其职。更重要的是，锂离子不再与厚重溶剂“绑缚”移动，转而与DFOB⁻和IF协同搬迁—好像换上了简便的“滑板车”，在低温下畅行无阻。

  电解液中锂离子的溶剂化传输形式。(a)传统电解液的全体溶剂化传输形式；(b)规划电解液的部分溶剂化传输形式。

  首先是惊人的耐寒性。这种新式电解液在低至-110°C时仍能坚持明澈液态（传统电解液早已冻住），并在-80°C仍然保有1 mS·cm⁻¹的高离子电导率（相当于在极寒中坚持了“血液”的疏通）。

  一起，均质溶剂化结构就像一支纪律严明的施工队，在电极外表构筑出富含LiF与B-O等坚固成分的“维护驿站”。这层膜兼具高导电与高稳定性，使界面离子传输的活化能下降45-56%。终究，搭载该电解液的7.5 Ah软包电池在-20°C循环400次后容量坚持81%，-60°C下仍能开释73%的室温容量。

  规划电解液的低温功能。(a) 450 Wh·kg-1LCO/Li软包电池-20°C循环功能；(b)室温至-60°C低温充放电曲线。

  这项研讨不止于打破低温纪录，更经过“极性梯度工程”供给了一套普适性战略：从原子标准调控，系统化解了电解液溶剂化结构不均的难题，打破了离子传导与脱溶剂化之间的传统平衡。这既为极地、深空等极点环境供给了电池解决方案，也为下一代储能资料规划制作了“分子蓝图”。

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