□金陵晚报/紫金山新闻记者何洁实习生任辰熙
他们给锂金属电池请了个“超级保镖”，平时不显山露水，一旦正极高压电场“激活”，它便主动“接手”正极释放的锂离子，从而延长电池的循环寿命。7月11日，记者从南京大学获悉，该校周豪慎教授团队在国际顶级学术期刊《自然》发表一项重要研究成果：通过研制的新型电解液，为锂金属电池打造一个更稳定的环境，为推动锂金属电池走向实际应用提供了新思路。
锂金属电池被业界视为下一代电池的代表。它用金属锂做负极，替换掉传统锂离子电池里的石墨，能量密度一下子高出许多。但麻烦也不少：金属锂太活泼，传统电解液跟它合不来，不仅消耗得快，还容易在负极长出针状的锂枝晶，一旦刺穿隔膜，就可能短路甚至起火。
论文第一作者、南京大学现代工程与应用科学学院博士生杨伍桀介绍，在电解液中，锂离子与溶剂、阴离子原本以配位形式结合，就像一群人稳稳地手拉手。但充电时，正极源源不断地“吐”出新的锂离子，队伍里的“老成员”不得不先松手脱配位，腾出位置接纳新人。就在松手的一瞬间，脱离了配位的溶剂和阴离子暴露在高压电场中，极易被氧化分解，电解液就这样一点点被消耗，电池循环寿命随之大打折扣。
“先前的研究工作主要关注的是电极在静态下稳定的溶剂化结构，但我们团队把关注点转向电池在实际运行过程中，电极表面上的动态溶剂化行为。”周豪慎介绍，团队引入了一种可靶向配位的反溶剂(TLAS)，相当于为电池配备了一位“超级保镖”。这种反溶剂能够绕过传统电解液中溶剂和阴离子先脱配位再配位的路径，在高电压正极电场的激活下主动“接手”锂离子，从而规避原先不可逆的分解过程，使电极界面始终保持在稳定状态。
这一新型电解液在面向实际应用的高能量密度锂金属软包电池中得到了验证。目前新能源汽车（885431）所使用的锂离子电池能量密度约为200—300瓦时每千克，团队设计的锂金属软包电池在450瓦时每千克的能量密度下，循环寿命可以达到750次以上，当能量密度提升到605瓦时每千克时，电池仍能稳定循环150次，有望推动锂金属电池成为下一代新能源汽车（885431）和消费（883434）级电子产品的理想电源。
“高比能电池意味着手机使用时间更长、新能源汽车（885431）续航里程更长，无人机（885564）也可以飞得更远、载重更多东西。”周豪慎表示，该研究成果不仅为高能量密度锂金属电池电解质工程提供了新思路，还有望被拓宽到其他电池（884312）体系与应用场景。
