新型电解液做“保镖”，让锂金属电池高能又“长寿”
南京大学团队成功开发新型电解液，引入反溶剂抑制正极副反应，使锂金属电池在450瓦时每千克能量密度下稳定循环超750次，605瓦时每千克时循环150次，相关成果发表于《自然》。
锂金属电池的能量密度确实诱人，但它的“暴脾气”也让人头疼——循环寿命短，动不动就短路甚至起火。最近，南京大学周豪慎教授团队带来了一套新方案：一种新型电解液，能让锂金属电池在450瓦时每千克的能量密度下稳定循环超过750次，就算把能量密度提到605瓦时每千克，也能撑住150次循环。相关成果刚刚发表在《自然》上。
锂金属电池一直被视为下一代高能量密度储能的“明星”，可它的“阿喀琉斯之踵”就是循环寿命太短。问题出在哪儿？简单说，锂金属活性太高，和电解液一碰就发生副反应。充放电时，负极上容易长出针状的锂枝晶，这东西一旦刺穿隔膜，轻则短路，重则起火爆炸。
过去，人们想用醚基高浓度电解液来抑制锂枝晶，但醚类溶剂又给正极添了乱。打个比方：电池充电时，正极材料要不断“吐出”锂离子，这些离子得和电解液里的溶剂、阴离子结合。可电解液里的锂离子早就和溶剂、阴离子“绑”在一起了，新来的锂离子要加入，原来的团簇就得先“分手”。这个“分手”瞬间，脱配位的溶剂和阴离子容易被氧化，引发副反应，电解液被消耗，副反应又加剧，电池寿命就大打折扣了。
这次，团队在原有的高浓度电解液里引入了一种新型反溶剂。关键发现是：充电过程中，反溶剂会抢先和正极吐出来的锂离子结合，阻断它们和溶剂、阴离子的接触，电解液里原有的稳定团簇得以保留，正极表面的副反应被大幅抑制。把这种电解液方案装进接近实际应用条件的电池里测试，结果发现，高能量密度下，锂金属电池真的能兼顾长循环稳定性。
论文通讯作者周豪慎教授表示，这项成果为高能量密度锂金属电池的研发提供了一条技术路径，但要想真正实现产业化，还得解决安全性、大规模制备工艺、环保、成本等一系列问题。
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