對于高能量和長循環鋰金屬電池（LMB）而言，對鋰負極和高壓正極都具有高穩定性的電解液至關重要。然而，普通電解質中的游離活性溶劑在鋰負極和高壓正極都很容易分解。其中，局部高濃度電解質（LHCEs）通過Li+配位在很大程度上限制了活性溶劑，但游離分子仍會在電極表面的Li+去溶劑化時釋放出來，從而在長循環過程中造成持續分解。
在此，浙江大學陸俊，南方科技大學鄧永紅，大灣區大學常建等人通過引入精心設計和新合成的雙極性溶劑分子（一個是離子解離極性頭，另一個是高度氟化的非極性尾），一種分子競爭性溶解電解質（MCE）被證明可以穩定高壓 LMB。雙極分子通過微弱的配位相互作用競爭性地解離Li+，大大降低了電解液中活性溶劑的比例，并減少了去溶劑化過程中電極上的有害分解。
因此，MCE使1.4 Ah金屬鋰軟包電池的堆疊能量密度達到450 Wh kg-1，并且在400個循環周期內具有良好的穩定性（保持率：81%）。此外，在實際條件下，MCE 還能使能量密度高達417 Wh kg-1的2.5 Ah Li-S 軟包電池在70個周期內保持穩定運行。
總之，該工作通過使用雙極OFE溶劑來穩定傳統的醚、碳酸酯和腈，開發出了一種競爭性溶劑化電解質。得益于OFE與Li+的競爭性配位，主溶劑化鞘中的活性溶劑以及高活性電極上的相關副反應都大大減少。分子競爭電解質（MCE）的獨特溶劑化結構可顯著減少電極與溶劑之間的副反應，從而促進形成穩定而薄的鋰金屬負極 SEI 和高壓正極 CEI。
與高壓商用正極（NCM811）配對，1.4Ah 的軟包電池具有 450 Wh kg-1 的高能量密度，可在苛刻的條件下（正極負載：4 mAh cm-2，截止電流：1 mAh cm-2）穩定工作超過 400 個循環（保持率：81%）。使用各種插入式氧化物正極（包括 LFP、LCO 和 NCM622）的其他 LMB 也表現出出色的穩定性。此外，使 2.5 Ah Li-S 軟包電池在 70 個循環周期內穩定運行。因此，這種具有競爭性配位結構的高穩定性電解質的設計理念，為在實際條件下開發高能量、長循環的LMB提供了一條前景廣闊的道路。
Molecular Design of Competitive Solvation Electrolytes for Practical High-Energy and Long-Cycling Lithium-Metal Batteries , Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202312413
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