溶液无处不在，从日常化工生产到尖端电池技术都离不开它。其内部微观结构直接决定着导电性能、反应速度等关键指标。特别是在电池领域，电解液作为电池的"血液"，其性能直接影响电池的充电速度与使用寿命。当前研究领域中虽已开发出多种高性能电解液，但理论研究长期滞后，导致研发过程如同"大海捞针"，严重制约了电解液的开发和创新。
近日，中国科学院金属研究所，沈阳材料科学国家研究中心的李峰研究员、杨慧聪副研究员和中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士等从热力学平衡原理入手，提出新热力学理论，揭示了电解液电池电解液设计的底层规律。在电解液的微观世界中，存在着两种关键“竞争关系”：一是不同化学键之间的能量博弈（焓），二是系统的能量（焓）与混乱度（熵）的竞争平衡。这两个竞争关系决定了溶质的溶解和溶剂化结构形成。该热力学竞争平衡理论可以很好地解释现有的各种先进电解液体系的基本原理，同时将指导未来更加先进的多功能电解液的研究和应用。