温大李林团队EnSM综述：熵调控液态电解液在高性能二次电池体系中的研究进展- 大数跨境

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温大李林团队EnSM综述：熵调控液态电解液在高性能二次电池体系中的研究进展

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2025-08-28

导读：温大李林团队EnSM综述：熵调控液态电解液在高性能二次电池体系中的研究进展

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文章信息

熵调控液态电解液在高性能二次电池体系中的研究进展

第一作者：曾馨慧

通讯作者：周洵竹*，侴术雷*，李林*

单位：温州大学

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研究背景

从传统化石能源向可再生能源的转型至关重要，其成功实施的关键在于先进的储能模式。二次电池作为这一转型的核心技术，能够有效利用和部署间歇性的太阳能与风能。电解液是二次电池性能的核心要素，其熵效应在突破现有电池系统根本性限制方面展现出巨大潜力。本文系统阐述了熵效应在液态电解液设计中的最新进展及其在二次电池中的应用。首先，从热力学角度介绍了电解液系统中的熵概念，并分析了熵效应所赋予的独特优势。随后，总结了熵调控电解液在提高二次电池电化学性能方面取得的最新成果，包括循环寿命、快速充电能力、耐温性和高压稳定性。此外，还提出了熵调控电解液的未来发展方向，旨在为开发下一代高性能二次电池技术提供有价值的指导。

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文章简介

近日，温州大学李林特聘教授、侴术雷教授联合安徽大学周洵竹博士在国际权威期刊Energy Storage Materials上发表题为“Emerging Entropy Effects in Liquid Electrolytes for High-Performance Rechargeable Batteries”的综述文章。该综述系统总结了电解液中的熵效应对二次电池电化学性能的影响。首先介绍了熵的基本概念及其在电解液设计中的优势。随后，系统综述了熵调节电解液在提高循环寿命、快速充电能力、耐温性和高压稳定性方面的研究进展。该综述为二次电池的电解液系统的分子设计与界面调控提供了重要理论参考。

图1. a）传统电解液和熵效应电解液示意图；b）熵效应电解液中的常见盐和溶剂。

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本文要点

熵调控电解液提升电化学性能的研究进展

近年来，熵调控电解液在提升二次电池电化学性能方面显示出巨大的潜力，包括循环寿命、快速充电能力、温度耐受性和高压稳定性。这些改进共同拓展了二次电池的应用场景，为能源基础设施的持续转型做出了杰出贡献（图2）。文章重点介绍熵效应电解液在上述关键性能领域的最新研究进展。

图2 熵效应电解液未来实际应用场景示意图。

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总结与展望

本文系统总结了用于二次电池熵调控电解液的最新进展。一般来说，增加电解液（包括溶剂、盐类和添加剂）的组分多样性可以有效提高电解液的熵值，从而显著改善其物理化学性质。更重要的是，熵增会诱导更小的离子团簇的形成，这种独特的溶剂化结构能够在正极和负极表面同时构建稳定的电极-电解液界面膜。因此，熵调控电解液可以有效提升二次电池的电化学性能，包括循环寿命、快速充电能力、温度耐受性和高压稳定性，从而显著扩大二次电池的应用范围。为了促进熵调控电解液在二次电池中的实际应用，我们提出了以下关键研究方向，供未来研究使用：

1）通过理论计算和先进的原位表征，建立电解液熵值、电极-电解液界面和电化学性能之间的构效关系，从而为电解液设计提供理论指导。

2）采用计算化学方法设计新型溶剂分子，解决当前单溶剂高熵电解液系统中溶剂有限的瓶颈，从而能够开发具有优越电化学性能的单溶剂高熵电解液。值得注意的是，溶剂设计不仅应考虑熵效应，还应考虑电化学稳定性、盐溶性、成本和环境相容性。

3）系统阐明多组分高熵电解液中各个组分的作用，这对于进一步优化熵调节电解液至关重要。

4）采用大容量软包电池评估熵调控电解液在循环寿命和安全性方面的综合电化学性能，为商业化建立可靠的数据。

5）解决熵调控电解液的工程挑战（如成分均匀性控制和批次一致性），这对于满足商业应用要求至关重要。

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文章链接

X. Zeng, J. Chen, Z. Zhou, X. Shi, X. Chen, W. Kuang, X. Xu, X. Zhang, Y. Wan, X. Chen, X. Tan, A. Kumar, X. Zhou, S. Chou, L. Li, Emerging Entropy Effects in Liquid Electrolytes for High-Performance Rechargeable Batteries, Energy Storage Mater. (2025) 104553.

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104553

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通讯作者简介

周洵竹，安徽大学特聘副教授，温州大学碳中和技术创新研究院联合培养博士后，先后入选中国博士后创新人才支持计划、安徽省高端人才引育行动-青年拔尖人才青年学者。聚焦于新型电池体系电解液的研发，重点关注电极-电解液界面反应机制及行为研究，在溶剂化构型表征及界面反应机理研究中取得部分重要进展。目前已发表SCI论文50余篇，其中热点论文1篇，高被引论文10篇，总被引2500余次，H-index为22；以第一/共一/通讯作者在Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.（5）、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.（2）、ACS Energy Lett. (2)、Energy Storage Mater.（2）、Chem. Sci.（3）、Nano Res. 等国内外权威学术期刊发表论文20余篇。主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上资助、安徽省自然科学基金青年项目、安徽省博士后科研项目资助5项。申请国家发明专利8项，并担任eScience、Carbon Neutralization、Energy Lab、Exploration期刊青年编委。

李林，温州大学瓯江特聘教授，温州大学碳中和技术创新研究院副院长、院科协主席，全省特种电池材料与技术重点实验室副主任，先后入选浙江省科协青年人才托举培养项目、温州市高层次人才计划。主要从事二次电池关键电极材料和电解液的研发，致力于宽温、快充、高安全二次电池的构建。目前已发表SCI论文110余篇，其中热点论文3篇，高被引论文20篇，总被引9600余次，H-index为45；以第一/共一/通讯作者身份在Natl. Sci. Rev.、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、J. Am. Chem. Soc.、Joule、Angew. Chem. Int. Ed.（10）、Adv. Mater. (2)、ACS Nano、ACS Energy Lett.(2)、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.（9）、Energy Storage Mater.（3）等国内外权威学术期刊发表论文60余篇。申请国家发明专利16项，获授权专利1项，参与编制《钠离子电池用有机电解液》等团体标准4项。主持国家自然科学基金项目等9项，作为核心成员参与国家自然科学基金外国资深学者研究基金团队试点项目等项目7项。入选温州市科技创新和人才工作成绩突出个人、2024年度温州大学优秀教师，获中国化学会第二十二次全国电化学大会优秀论文奖、eScience期刊突出贡献奖，担任eScience、Carbon Energy、Nano Research Energy等期刊青年编委。