现有的和广泛使用的锂离子电池技术在能量密度、循环寿命、成本和制造方面已达到其理论极限。因此，为了继续推动电池技术的创新，研究人员需要设计新的替代材料、溶剂和电池。

锂金属电池目前被认为是最有前途的下一代电池之一，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

尽管锂金属电池具有优势，但迄今为止仍存在一些问题。其中最值得注意的是锂枝晶的形成和较短的循环寿命。因此，许多专门从事电池设计的科学家和工程师一直在尝试制定策略来克服这些问题。

克服与锂金属电池相关问题的最现实和最有前途的方法之一是设计替代液体电解质。近期在电解质工程方面的一些工作（如盐添加剂的优化、溶剂配方的调控、高浓度和局部化的高浓度电解质等）确实在一定程度上提高了锂金属电池的可循环性，但是还远远不够。

斯坦福大学的一个华人科研团队在锂金属电池的电解液设计研发上取得了很多瞩目的成果。

两年前，这个科研团队开发了一种用于锂金属电池电解质的特殊溶剂分子并申请了专利，他们将其命名为 FDMB。他们发现，与其他现有的溶剂分子相比，FDMB 具有出色的电池性能。此外，它可用作单盐、单溶剂和低浓度配方。

直到现在，都很少有电解质能超越它的性能。但是基于 FDMB 的电解液在长期电池循环过程中会出现过电位升高，也就是说，在电池长时间使用后，交付的电压不如以前，这对电池来说是致命的。这可能是跟锂离子与FDMB液体之间的独特相互作用有关，导致电解质中的离子传输不良。

因此，他们近期又研发了另一种分子，称为DEE，它比FDMB具有更优的性能，并且在长期电池循环期间没有表现出相同的过电位增加。但是他们发现发现DEE 仍然会损害锂金属电极的稳定性，于是，他们使用 DEE 分子作为骨架来微调端基的氟化程度，并获得了一系列氟化 DEE。它们在电极稳定性之间实现了最佳平衡和锂金属电池的高离子传输。

他们一个一个地测试了这些氟化 DEE的性能，发现F5DEE是获得最优性能的分子，并因此申请了专利。

基于F5DEE的电解质实现了 99.9±0.1% 的锂金属效率，这可能是迄今为止电极稳定性以及实际锂金属全电池的长期循环的最高值，循环寿命可能也是工业化电池迄今为止报道的最长的。

“除了电池性能之外，这些溶剂还可以通过低成本的原材料和简单的合成程序轻松地大规模合成。此外，我们的液态电解质金属锂电池或无阳极电池技术与现有的量产线兼容，因此无需对生产进行革命性升级，可以为制造工程节省大量时间。”研究论文的第一作者Yu说。

这组研究人员发现的高性能溶剂最终可能有助于开发下一代锂金属电池，克服过去遇到的一些问题。相关研究成果都发表在了学术顶刊《Nature Energy》上。

这项研究工作由美国能源部资助，该团队现已为他们发现的所有这些极具潜力的新分子申请了专利，并计划将其引入市场。