天津大学发表最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

随着电动交通、低空经济、消费电子及人形机器人等新兴产业的爆发式增长，市场对高能量密度、长续航可充放电池的需求愈发迫切。锂金属电池（LMB）因其远超传统锂离子电池的理论能量密度，对于下一代储能和电动汽车技术的进步至关重要。

然而，当前的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输出与长循环寿命， 这限制了锂金属电池的实际应用，阻碍了其性能优化方面的突破性进展，也成为制约该领域发展的世界性难题。

2025 年 8 月 13 日，天津大学胡文彬教授、西北核技术研究所欧阳晓平院士、天津大学韩晓鹏教授、郭灏博士作为共同通讯作者、博士生黄贺作为第一作者，在Nature期刊发表了题为：Delocalized electrolyte design enables 600 Wh kg−1 lithium metal pouch cells 的研究论

该研究首创了高能量金属锂电池电解液“离域化”设计理念，在国际上率先研制出能量密度超过 600 瓦时/公斤的二次金属锂软包电芯，以及超过 480 瓦时/公斤的模组电池，为高能电池技术的实用化迈出了关键一步。

在这项研究中，研究团队借助人工智能（AI）与分子筛选，大幅缩短电解液研发周期，首创了高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，促进更无序的溶剂化微环境，从而降低动态势垒并稳定电极/电解液界面相，优化整体电解液性能，为电池性能的突破性提升提供了巨大潜力。

基于这一“离域化”设计理念，研究团队率先在国际上研制出能量密度超过600 瓦时/公斤的二次金属锂软包电芯（在90-100次循环中保持性能稳定），以及超过480 瓦时/公斤的模组电池（在 25 次循环中保持性能稳定），核心性能指标较现有主流锂离子电池提升 2-3 倍，为高能电池技术的实用化迈出了关键一步。

总的来说，这项研究表明，在电解液设计中需要规避对主导溶剂化结构的固有依赖，以实现高能量的电池 600（Battery600 ）和可扩展的电池组 480（Pack480）的目标。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09382-4