我国学者在高比能锂金属二次电池领域取得进展

文章导读

你是否想过，手机或电动车充电一次能用三天？天津大学胡文彬、韩晓鹏团队联合攻关，突破高比能锂金属电池“续航短、寿命低”的世界难题，首创“离域化”电解液设计，借助AI加速研发，成功实现600 Wh kg−1软包电池和480 Wh kg−1模组稳定循环，性能达国际领先。这项发表于《自然》的成果，或将彻底改写储能技术格局，让超高能量密度电池迈向实用化。

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图（a）离域电解液的设计示意图；（b）基于离域电解液的600 Wh kg⁻¹电池循环性能；（c）基于离域电解液的480 Wh kg⁻¹电池模组循环性能

　　在国家自然科学基金项目（批准号：U24A2043）等资助下，天津大学胡文彬教授、韩晓鹏教授团队联合多家单位，在高比能锂金属二次电池领域取得进展。团队提出“离域化”电解液设计理念，实现了600 Wh kg^-1锂金属软包电池和480 Wh kg^-1模组电池的技术指标，达到了国际领先水平。相关成果以“离域电解液设计实现二次锂金属软包电池突破600 Wh kg⁻¹”（Delocalized Electrolyte Design Enables 600 Wh kg⁻¹ Lithium Metal Pouch Cells）为题，于2025年8月13日发表在《自然》（Nature）杂志上，论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09382-4。

　　锂金属电池因其远超传统锂离子电池的理论能量密度，被视为下一代储能技术的突破口。然而，现有电解液设计长期受限于溶剂或阴离子主导的单一溶剂化结构，难以同时兼顾高能量密度与长循环寿命，成为制约行业发展的世界性难题。

　　为此，研究团队借助人工智能与分子筛选，大幅缩短电解液研发周期，提出高比能金属锂电池电解液“离域化”设计理念，打破了传统电解液设计对主导溶剂化结构的依赖，通过引入多样化的电解液微环境，增加溶剂化环境的无序性，从而优化整体电解液性能。这种设计理念能够有效平衡溶剂主导和阴离子主导的溶剂化结构，降低动力学传输障碍，显著改善电极/电解液界面稳定性。依托这一创新，团队实现了比主流锂离子电池能量密度高出2~3倍的锂金属电池电芯与模组，推动高比能电池技术从实验室走向工程化。