由于锂金属负极具有高理论比容量（3860 mAh g−1）和低氧化还原电位（−3.04V vs. RHE），锂金属可充电电池（LMBs）被认为极具应用前景。然而，受限于较差的循环寿命和较差的温度适应性，尤其是在高温场景下（>60℃），LMBs的应用受到了严重阻碍。

在此，清华大学刘凯、陈翔等人提出了一种无溶剂熔盐电解质（SFMSE），用于高温锂金属电池（LMBs）。研究显示，该电解质由碱金属双（氟磺酰）亚胺盐组成，表现出优异的Li+传输动力学，包括低活化能、高Li+电导率和高Li+迁移数。

此外，作者通过分子动力学模拟揭示了其优异的Li+导电性的具体机制，即强阳离子-阳离子（Li+–Cs+）协同效应促进了Li+在电解质中的扩散。基于此，该电解质在高温下表现出优异的热稳定性和电化学稳定性，使得锂金属电池在高温条件下具有快速循环能力和长循环寿命。

图1. 与熔盐电解质的NCM811电池的电化学性能

总之，该工作报告了一种无溶剂熔盐电解质（SFMSE），由47 mol%的LiFSI和53 mol%的CsFSI组成，其具有快速循环能力且适用于高温锂金属电池。由于高Li+含量和强阳离子-阳离子协同效应，Li–Cs电解质表现出优异的Li+传输动力学，包括低活化能、高Li+电导率和高迁移数。

由双（氟磺酰）亚胺阴离子唯一衍生的富含无机物的电解质/电极界面（包括SEI和CEI）具有良好的电化学和热稳定性，使熔盐电解质在高温应用中远优于常规的浓缩醚/酯电解质和离子液体电解质。

因此，Li–Cs电解质在500个循环中实现了98.8%的高库仑效率用于锂沉积/剥离，并具有高达9 V vs Li+/Li的极端高氧化稳定性。快速的Li+传输动力学和稳定的界面使NCM811/Li电池即使在10 C的高倍率下可提供超过100 mAh g−1的放电容量，且NCM811（3 mAh cm−2）/Li（40 μm）电池在80℃下经过280个循环后容量保持率仍达到75%。因此，该项工作为下一代高温电池的先进电解质设计提供了新的见解。

图2. 氧化稳定性和CEI特性

Molten salt electrolytes with enhanced Li+-transport kinetics for fast-cycling of high-temperature lithium metal batteries,Energy & Environmental Science2025 DOI: 10.1039/d4ee04657a