水系锂离子电池具有安全性高、环境友好等优点，是大规模储能的候选材料。然而，水分子狭窄的电化学稳定窗口（1.23 V）限制了其实际应用。将水系电解液与有机共溶剂分子杂化被认为是一种可以扩大水系电解液电化学稳定窗口的有效策略，但大多数报道的有机共溶剂通常易燃且有毒。因此，在不牺牲水系电解液安全性的情况下获得较宽的电化学窗口（≥4 V）仍然是一个巨大的挑战。

近期，我院谭颖研究员团队与南方科技大学的李一举教授合作，通过选取具有特殊不对称双环分子结构的异山梨醇二甲醚(IDE)作为共溶剂，报道了一种生物基IDE杂化的水系绿色电解质体系。通过核磁、拉曼表征及理论计算发现，IDE参与锂离子的溶剂化壳，并通过面内的-OCH₃和同一平面相反环醚上的氧原子与锂离子结合，形成五元环结构。IDE双环分子结构导致的空间位阻效应削弱了其离子的溶剂化能力，使更多的阴离子进入锂离子溶剂化壳参与配位，形成丰富的离子对，从而生成富含无机氟化物成分和由IDE衍生的强韧SEI层，显著提升水系锂离子电池的循环性能。此外，IDE还可以通过面内环醚上的氧原子和面外-OCH₃的氧原子作为氢键接受位点调控H₂O分子的氢键网络，从而降低H₂O分子的活性，扩大杂化水系电解液的电压窗口。本文提出的绿色杂化水系电解液体系为发展高压高能量密度水系锂离子电池提供了新的途径。

研究工作获得国家自然科学基金和国科温州研究院启动项目的支持。相关论文以“A green asymmetric bicyclic co-solvent molecule for high-voltage aqueous lithium-ion batteries” 为题发表于《Advanced Materials》(IF:29.4)。论文第一作者为国科温州研究院联培硕士生王燕，通讯作者为裴小朋副研究员，南方科技大学的李一举助理教授和谭颖研究员。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311009