7月10日，中國科技大學(xué)宣布一項最新研究，直接把鋰金屬電池能量密度做到了505Wh/kg，超過(guò)現有鋰離子電池一倍以上，這意味著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)續航里程可以立刻翻番，或者是電池重量直接減半，無(wú)疑是高能量鋰金屬電池領(lǐng)域的一個(gè)突破性進(jìn)展，論文已發(fā)表在7月8日《自然-能源》雜志上。

目前的商業(yè)鋰離子電池，能量密度約為200-250Wh/kg，是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的巨大瓶頸。而鋰金屬電池具有超過(guò)500Wh/kg的理論能量密度，是商業(yè)鋰離子電池的兩倍以上，被認為是下一代高比能電池的主要技術(shù)路線(xiàn)。

然而鋰金屬電池由于枝晶生長(cháng)、體積變化、死鋰形成、電解液分解及副反應等原因，導致其循環(huán)壽命短，難以投入實(shí)際應用。近年來(lái)國內外開(kāi)發(fā)出了各種電解液，調控微觀(guān)結構，優(yōu)化電池設計，讓鋰金屬軟包電池性能顯著(zhù)提升，但仍不足以解決高能量密度和長(cháng)循環(huán)壽命之間的矛盾。

中科大設計了一種被稱(chēng)為緊密離子對聚集體（CIPA）的新型電解液，讓陰陽(yáng)離子對通過(guò)緊密堆積的方式形成三維聚集體（AGG）結構，多個(gè)離子對之間通過(guò)配位作用相互連接，形成鋰離子相互距離為0.6納米左右、最大長(cháng)度為3~4納米的大尺寸緊密聚集體結構，可以讓鋰金屬負極表面形成平均厚度約6.2納米的固體電解質(zhì)界面膜（SEI），從而顯著(zhù)提高了界面穩定性，并且該電解液能抑制氧化物正極材料的不可逆界面變化，減少副反應。

進(jìn)一步的試驗表明，使用CIPA電解液的鋰金屬軟包電池達到了505.9Wh/kg的能量密度，實(shí)現了130次（約2750小時(shí)）的穩定循環(huán)（91%），大幅超過(guò)了之前報道的結果——不到50次循環(huán)。

雖然循環(huán)壽命仍不足以達到商用的標準，但這項突破為開(kāi)發(fā)長(cháng)壽命，高能量密度的鋰金屬電池提供了新的方向，有望推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源存儲等領(lǐng)域的發(fā)展。

論文：Towards long-life 500?Wh?kg?1 lithium metal pouch cells via compact ion-pair aggregate electrolytes

來(lái)源：徐德文科學(xué)頻道