锂离⼦电池（LIBs）在低温（＜-20℃）下的稳定运⾏对于电动汽⻋的推⼴和应⽤⾄关重要。在低温下，锂离⼦（Li+）迁移速率降低，反应速率减慢，导致电池内阻增⼤，可逆容量下降，电动汽⻋的续航⾥程减少，甚⾄可能诱发锂枝晶⽣⻓，增加安全隐患。与⽯墨负极相⽐，⾦属锂负极具有更⾼的能量密度（3860 mAh g-1），是LIBs的理想负极材料。
深⼊理解⾦属锂的微观结构和性能随温度的变化规律，是突破LIBs低温反应动⼒学瓶颈，提升其低温性能的关键。
低温不仅会降低Li+通过电解液和界⾯相（SEI膜）的传输速度，⽽且还会导致电解液分解不完全，形成富含亚稳态有机中间产物构成的SEI膜。因此，⾦属锂在低温时容易形成锂枝晶。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼王雪锋特聘研究员和王兆翔研究员（共同通讯作者）等⼈利⽤冷冻⾼分辨透射电⼦显微镜（cryo-HRTEM）、电⼦能量损失谱（EELS）、X射线光电⼦能谱（XPS）和电化学阻抗谱（EIS）等多种测试分析⽅法，研究了在锂⾦属电池中Li+在不同温度条件下的传输⾏为及界⾯相演化规律，并揭示其与电化学性能之间的构效联系。
结果显示，在动⼒学上，降低温度增⼤了锂沉积过程中的反应动⼒学能垒，减缓了Li+通过电解液和界⾯相（SEI膜）输运过程，也减慢了电荷转移速率，包括去溶剂化、电解液分解和锂沉积过程。这将导致在低温下电池极化增⼤和锂枝晶⽣⻓。此外，在热⼒学上，降低温度会改变电解液中锂盐和溶剂的分解反应路径，导致锂盐和溶剂的不完全分解/反应，形成富含亚稳有机中间产物的界⾯相，不利于Li+在其中传输。
与去溶剂化过程相关的电荷转移阻抗（Rct）相⽐，Li+通过界⾯相输运的阻抗（RSEI）是限制低温下反应速率的主要步骤。通过调控电解液中Li+的溶剂化结构，如采⽤具有较低的最低未占据轨道（LUMO）能级和极性基团的电解液溶剂，⽣成富含⽆机物的界⾯相，提⾼其对温度的耐受性（指SEI膜组分和结构随温度变化影响较⼩）。
这些发现有助于深⼊理解温度调控锂沉积/溶解过程中的Li+⾏为和界⾯相演变，加深⼈们电池内部反应动⼒学瓶颈的理解，为低温电池设计和性能改善提供理论依据。