锂金属电池被视为下一代高能量密度储能的“明星”，但循环寿命短始终是它的“阿喀琉斯之踵”。日前，南京大学周豪慎教授团队在这一领域取得重要突破——团队研发出一种新型电解液，在显著提升锂金属电池能量密度的同时，大幅延长了循环寿命。国际顶级学术期刊《自然》于2026年7月8日在线发表了相关成果。
周豪慎团队研制的新型锂金属软包电池。图片来自：南京大学
高能量密度的“双刃剑”
锂金属电池能量密度高，是下一代新能源汽车和高端消费电子产品的理想电源。然而，传统电解液与这种电池的负极“合不来”，不仅影响电池寿命，还容易促使电极长出针状的锂枝晶，可能刺穿隔膜引发短路甚至起火。
“锂金属活性太高，与电解液副反应严重。”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解释道。近年来，产业界已形成采用“局部高浓度电解液”的共识，但充电时，电解液成分在电极表面仍会不可逆地分解，电解液越用越少，电池性能越来越差。
杨伍桀打了一个形象的比方：“电池充电时，正极材料要不断‘吐出’锂离子，它们会与电解液中的溶剂和阴离子结合。但后者和电解液里的锂离子已经‘绑’在一起了，要接纳新的锂离子，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发生副反应，电解液组分被消耗，反过来又加剧副反应，最终电池寿命大打折扣。”
靶向配位反溶剂：给锂离子找个“新搭档”
针对上述瓶颈，研究团队提出了一种“单相梯度溶剂化电解液”的创新策略。团队在原有的高浓度电解液里引入了一种可以靶向配位的反溶剂。
研究发现，在充电过程的电场作用下，这种反溶剂能主动“接手”电池正极释放的锂离子，阻止锂离子拆散原有的溶剂化结构。“电解液中原有的稳定团簇得以保留，正极表面的副反应被大幅抑制。”杨伍桀说。
更重要的是，这种反溶剂的靶向配位行为仅在正极表面区域被观测到，远离电极界面的体相则保持类似静态下热力学平衡的溶剂化状态，不会干扰电解液正常工作。
“以往对电解液的研究，主要关注静态的溶剂化结构，这次我们把目光转向电极界面动态的溶剂化行为。”周豪慎说。这一研究思路为碱金属电池电解质工程提供了新范式。
性能验证：450瓦时/千克循环超750次
团队用这种反溶剂配制了新型电解液，加入锂金属软包电池进行测试。实验数据显示，在450瓦时/千克的能量密度下，电池循环寿命超过750次；将能量密度进一步提升至605瓦时/千克，电池仍能稳定循环150次。
作为对比，目前纯电动乘用车电池的能量密度约200瓦时/千克。这意味着，采用新型电解液的锂金属电池能量密度可达当前商用动力电池的两到三倍，同时兼顾了长循环稳定性。
产业化前景与挑战
周豪慎表示，该成果为高能量密度锂金属电池的研发提供了一种技术路径，有望被拓宽到其他电池体系与应用场景。不过他也坦言，想要实现产业化，还需要解决安全性、大规模制备工艺、环保、成本等方面的问题。
业内分析指出，2026年以来国内锂电创新节奏显著加快，技术攻关维度全面拓宽。在下游市场持续扩容、政策精准护航、高校科研体系持续攻关的多重合力支撑下，国内锂电产业正从传统工艺改良迈向全链条底层创新阶段。南京大学本次科研成果，也印证了电解液赛道的研发价值。
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