文編輯：科研小通

盡管我們經(jīng)常吐槽高校發(fā)論文，

但其實寧德時代這樣的大公司也在發(fā)論文。

無論是手機還是電動汽車，續(xù)航焦慮都是大家免不了要遇到的問題。

科學家們正致力于攻克下一代電池技術(shù)——鋰金屬電池，它能提供比當前鋰電池高50%的能量密度。但一個致命問題始終困擾著研究者：電池循環(huán)壽命太短。

最近，寧德時代科研團隊通過精準鎖定電解液界面的"隱形殺手"，設(shè)計出新型電解液配方，成功將超薄鋰金屬電池的循環(huán)壽命提升至近500次。

來源：Nature Nanotechnology (2025).

https://doi.org/10.1038/s41565-025-01935-y

寧德時代，

發(fā)《Nature》大子刊。

寧德時代（江西師范大學教授）歐陽楚英和王瀚森博士團隊在《Nature》大子刊發(fā)文，通過量化鋰金屬電池中的界面反應(yīng)來實現(xiàn)非水電解質(zhì)溶液的應(yīng)用驅(qū)動設(shè)計。

鋰金屬電池被譽為電動汽車和航空領(lǐng)域的"游戲規(guī)則改變者"。與傳統(tǒng)鋰電池相比，它的負極采用金屬鋰，理論容量提升十倍以上。

全球多家企業(yè)（如SES AI、Sion Power等）正競相投入研發(fā)。但殘酷的現(xiàn)實是：在反復充放電中，鋰金屬表面會不斷形成脆性保護膜（SEI）。隨著鋰的沉積與剝離，這些保護膜破裂、堆積，最終吞噬活性鋰，導致電池容量跳水。

（圖1a-d直觀展示SEI演化過程）

更棘手的是，電解液中的成分還在悄悄"吃掉"鋰離子。團隊通過精密實驗發(fā)現(xiàn)：在循環(huán)100次后，電解液中關(guān)鍵的鋰鹽LiFSI（雙氟磺酰亞胺鋰）竟損失了近60%，而溶劑DME僅消耗16%，稀釋劑TTE幾乎無損耗。

誰在偷吃鋰離子？

每消耗1.6微摩爾的LiFSI鹽，就有12.5微摩爾的活性鋰被消耗（圖2g）。這些鋰并未參與儲能，而是變成了無用的固體殘留物。

研究人員發(fā)現(xiàn)LiFSI分解需要額外消耗鋰離子。其分解路徑中，脫氟步驟幾乎無能量障礙（僅需0.06eV），但后續(xù)反應(yīng)需要更高能量，導致分解不完全——這正是XPS檢測到含硫中間體的原因。

破局關(guān)鍵：高濃度鋰鹽+低粘度配方

基于此，團隊提出電解液設(shè)計黃金法則：最大化鋰鹽含量，同時維持低粘度和高電導率。通過迭代優(yōu)化：首先減少稀釋劑TTE用量，將LiFSI含量從19%提至29%，但粘度升至8.9mPa·s。

實際表現(xiàn)：20微米超薄鋰負極、貧電解液條件（2.1g/Ah）、483次循環(huán)后容量保持77%（圖4e）、50微米鋰負極版本更突破900次循環(huán)！即使采用非氟稀釋劑苯（BZ），同樣驗證了設(shè)計策略的普適性（圖4e）。

盡管循環(huán)壽命大幅提升，鋰金屬電池仍面臨最后關(guān)卡：當前最優(yōu)配方的累計庫侖效率約99.86%（圖4b），意味著每1000次循環(huán)仍會損失1.4%的鋰。

希望中國的科學家們能盡快攻克這個難題。

由于公眾號改版，為防錯過更多資源，給我們加個星標吧

說明 ：來源：科研通，編輯：研康，如 需轉(zhuǎn)載，請在開頭注明來源。僅供學習交流分享使用，版權(quán)歸原作者所有，文章只代表作者本人觀點，不代表公眾號立場。如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們（Hilib oy）刪除，感謝支持！也歡迎有興趣的朋友分享、投稿、申請轉(zhuǎn)載、互開長白。

了解更多信息

↓↓↓歡迎點贊和再看