锂金属电池因拥有高的能量密度而备受关注，但其安全隐患和不够理想的电化学性能阻碍了它的实用化进程。开发不可燃电解液对于提升锂金属电池的安全性至关重要，但是想要兼具良好的物理性质、安全性和优异的电化学性能并非易事。

锂盐溶解时，受锂离子 (Li⁺) 静电力作用，溶剂分子被诱导极化而更易于接收电荷被还原，这是溶剂分子在锂金属电极表面分解的本质原因之一。为根本性地改善电解液与锂金属负极的稳定性，近日，澳大利亚阿德莱德大学郭再萍教授，美国阿贡国家实验室陆俊博士和清华大学李宝华教授合作，证明将阴离子引入在锂离子溶剂化壳层中有利于提升电解液的热力学稳定性。作者提出通过选择具有相近路易斯碱度（Gutmann donor number, DN）的阴离子和溶剂可以在稀溶液中实现含有阴离子的溶剂化结构的设想，并验证了溶剂化的阴离子可以有效抑制电解液与锂金属负极的副反应、提升锂金属电池的可逆性和循环寿命。该工作为设计安全、高性能锂金属电池提供了新的思路。

磷酸三甲酯 (TMP) 是优异的阻燃剂，但是它会使电解液的电化学性能显著降低。为了克服该负面影响，作者在含有TMP的电解液中加入了硝酸锂 (LiNO₃)。由于TMP与硝酸根 (NO₃⁻) 的DN 值相近，二者对Li⁺的吸引力相当，都不足以完全占有Li⁺。因此TMP, NO₃⁻ 和Li⁺之间取得了精妙的平衡而共同存在于溶剂化结构中。分子动力学结果表明，NO₃⁻进入了锂离子的溶剂化结构中。因此，电解液溶剂化结构的LUMO 值得到了显著提高。静电势分布 (ESP) 也说明当NO₃⁻存在于溶剂化结构中时，溶剂的分子的极化程度明显降低更不易于接收电子。简言之，溶剂化结构中的NO₃⁻有利于改善电解液对锂金属负极的热力学稳定性。

此外，该电解液的电导率为5.42 mS cm⁻¹，高于大多数高浓、全氟、离子液体等不可燃电解液。它的低黏度性质（4.04 mPa s⁻¹）也相比于以上报道的电解液有巨大优势。

由于热力学稳定性的提升，该不可燃电解液在Li-Cu电池中表现出99.49%的库伦效率。锂金属负极在沉积-剥离循环中的粉化和消耗也得到了有效的缓解，这将有助于提升锂金属电池的寿命。

作者在实用化条件下（高负载、贫电解液、低n/p比）测试了LFP-Li和NCM811-Li的循环性能，结果表明该不可燃电解液的循环寿命比基础电解液更长。同时，该电解液相比于已报道的不可燃电解液有较大的成本优势，表明它具备一定商业化前景。