新電解液讓高壓鋰電池既耐熱又長壽

湖南科技大學研究員汪靖倫團隊，聯合上海空間電源研究所、華南師范大學等的研究者，在高性能鋰離子電池新型功能電解液研究領域獲重要進展，相關成果近日發表于eScience Energy。

電解液作為連接正負極并承擔鋰離子傳輸的重要介質，是制約高能量密度鋰金屬電池實際應用的關鍵瓶頸。針對這一挑戰，團隊通過兩親性功能分子設計和獨特的類膠束狀電解液構筑，實現了能量密度高達490 Wh/Kg的5.7 Ah高壓Li||NCM811軟包電池穩定循環。溶劑化結構分析表明，兩親性結構的溶劑能夠有效促進Li?與FEC/TFSI?的配位，形成具有低去溶劑化能的Li+溶劑化結構。

電化學測試結果表明，類膠束狀的電解液使Li||NCM811全電池能夠在高壓（4.7 V）下穩定運行，在0.5 C倍率下循環200圈后仍能實現66.8%的高容量保持率。此外，使用F5DF電解液的Li||NCM811全電池在55 °C的高溫下表現出顯著改善的循環性能。

形貌及組分分析表明，在負極界面，采用類膠束狀的電解液能夠形成LiF富集度更高的SEI層，鋰沉積/剝離過程展現出更為平整致密的金屬鋰形貌；在正極界面，該電解液體系有效抑制NCM811正極中有機組分的分解反應，同時生成更高比例的無機成分，構建出富含LiF和CN的CEI保護層。

通俗地說，團隊在電解液里設計一類“兩親性”分子，讓它們在電解液中自發組裝成類似“膠束”的微小結構。這種結構像智能交通指揮員，能引導鋰離子更順暢地穿梭，同時優先在正負極表面形成一層富含氟化鋰的堅固“防護盔甲”，既抗高壓又耐高溫，還能讓鋰沉積得更平整、不長毛刺。最終，他們做出能量密度達490 Wh/kg的5.7安時大軟包電池，在0.5C倍率下循環200次后仍保持66.8%的容量。

研究得到了國家自然科學基金、裝備重大基礎研究項目、湖南省自然科學基金、岳麓山工業創新中心項目及湖南省高校青年骨干教師培養計劃等項目資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.esen.2026.100029