在电动交通、低空经济和大规模储能等领域对动力电池长航时与高能量密度的需求牵引下,锂金属电池被视为突破现有体系能量上限的新技术。然而,由于缺乏同时适配强还原性金属锂负极与高压正极的电解液,其安全性与寿命始终受限。现有电解液体系(高浓盐、含氟溶剂/添加剂、液化气及局部高浓体系等)虽可一定程度提升了电解液的耐压与界面稳定性,但普遍面临成本高、黏度高、低温适配性差等技术瓶颈,致使锂金属电池的工程化应用还面临巨大挑战。

针对上述难题,徐吉静教授团队提出“分子锁定”策略:在低极性醚类电解质中引入钙基多金属氧酸盐亚纳米线,构筑了具有三维连续网络的凝胶电解质(SNWGE)。该电解质对低极性醚溶剂与阴离子实施空间限域和静电束缚,抑制其挥发与渗漏,同时促进锂盐解离,使锂离子迁移数提升至0.73;在25°C下离子电导率达1.26 mS·cm−1,并将电化学窗口拓宽至5.0V。基于SNWGE的Li||NCM811全电池的能量密度达380 Whkg−1,670次循环后容量保持率为88.5%;在过充至8 V时电池温度保持在50 °C以下,并能在钉刺/挤压等极端工况下稳定供电。机理上,电极界面原位生成的无机富集、薄而高模量的界面层(锂负极端杨氏模量≈13.4 GPa,NCM811正极侧厚度≈1.5 nm),显著降低了极化并抑制副反应。得益于原料廉价与工艺简洁,SNWGE成本仅为商用锂离子电解液的28.5%(约$ 60.4 kg−1),同时实现了高性能、高安全和低成本,具备良好的产业化前景。

图1 SNWGE基电解质的微观环境解析及软包电池性能

该研究成果以“Molecular-LockingStrategyEnablesVolatileEtherOrganicElectrolytes toAchieveHigh-EnergyLithiumBattery”为题,发表在Angewandte Chemie International Edition上(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202517480, DOI:10.1002/anie.202517480)。炸金花在线-炸金花在线玩 鼎新博士后管德慧为第一作者,吉林大学徐吉静教授、王晓雪副教授为通讯作者。

论文链接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202517480