基于鋰金屬負極的電池（LBs）由于Li的高理論比容量（3860 mAh g-1）、低還原電位（-3.04 V vs. SHE，標準氫電極）和理想的無宿主特性而在科學界引起了廣泛關注。使用鋰金屬作為負極被認為是提高可充電池能量密度極限的終極目標。新興的LBs由三種類型的電池組成：以插層型鋰化金屬氧化物為正極材料的鋰金屬電池(LMB)，以S復合材料為正極材料的鋰硫(Li-S)電池和以O2為正極材料的鋰氧（Li-O2）電池。這些電池系統(tǒng)作為有前途的可持續(xù)儲能系統(tǒng)引起了人們的極大興趣。然而，LBs的最大挑戰(zhàn)，是在極端溫度范圍（低于0 °C和高于60 °C）下的顯著性能下降和/或安全性降低，這是電池應用中常見的工作條件，如便攜式電子產(chǎn)品、固定式儲能或電動汽車(EV)因天氣或過度使用而出現(xiàn)季節(jié)性變化。為克服這些挑戰(zhàn)，電池研究界付出了大量努力來研究這些系統(tǒng)的基本原理，并開發(fā)與電解質、電極及其界面等關鍵組件相關的各種策略，以提高LBs在這種極端溫度范圍內(nèi)的性能和穩(wěn)定性。

在此，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士、華南師范大學王新教授簡要概述了開發(fā)低溫(<0 °C)和高溫(>60 °C)條件下工作的LBs面臨的挑戰(zhàn)，并介紹了LBs的電解質設計策略，包括鋰鹽改性、溶劑化結構優(yōu)化、添加劑引入和固態(tài)電解質利用。此外，還指出了極端溫度電解液設計向實際應用方向發(fā)展的研究方向。

文章亮點：

1. 提出了LBs的極端溫度電解質設計策略，這在目前的出版物中很少被總結。

2. 介紹了LBs電解質設計的基本原理，特別是插層型含鋰過渡金屬氧化物正極材料LMB和以S或O2為正極材料的轉換型硫系鋰電池，旨在總結與當前低溫和高溫運行情況下電解質設計策略相關的關鍵科學問題，包括鋰鹽改性、溶劑組分優(yōu)化、電解液添加劑引入和固態(tài)電解質利用。

3. 進而為極端溫度電解質的未來發(fā)展提供有意義的視角，并指出電解液設計向實際應用方向發(fā)展的研究方向。

圖1 用于極端溫度下工作的鋰金屬負極電池的電解質設計總結

圖2 鋰鹽改性

圖3 添加劑引入

圖4 固態(tài)電解質利用