清华大学×天津大学合作发表最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

固态锂金属电池（Solid-state lithium metal batteries）因其高能量密度和高安全性，被誉为下一代动力电池的发展方向，在电动汽车和大规模储能等方面具有广阔的应用前景。然而，固态锂金属电池在实际工作条件下正面临重大挑战。 即使将复合固态电解质的离子电导率提升至 1 mS/cm，仍难以实现电流密度超过 1 mA/cm²、面容量达到 1 mAh/cm² 的固态电池的长寿命循环。

其根本原因在于，固态电解质界面相（Solid–electrolyte Interphase，SEI）的本征脆性导致锂离子传输迟滞，从而引发锂枝晶和严重副反应。

2025 年 10 月 29 日， 清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授 ， 天津大学杨全红教授，及清华大学深圳国际研究生院贺艳兵教授、吕伟副教授、侯廷政助理教授等（米金硕、杨俊、陈立坤、崔雯渟为论文共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为： A ductile solid electrolyte interphase for solid-state batteries 的研究论文。

该研究创新性地提出了“塑性富无机 SEI”的设计理念，开发出兼具优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲锂/疏锂特性的新型塑性 SEI，大幅度提升了固态电池在大电流密度下和低温下的循环稳定性。

在这项最新研究中，研究团队报道了一种富无机物的塑性固态电解质界面相（Solid–electrolyte Interphase，SEI），能够在保持结构完整性的同时，实现高电流密度和高面容量的快速离子传输。

该 SEI 的延展性归因于其中 Ag₂S 和 AgF 组分，这些组分通过 SEI 中的 Li₂S/LiF 与介电复合电解质中的 AgNO₃ 发生置换反应生成。 即使在高电流密度（15 mA/cm²）和高面容量（15 mAh/cm²）条件下，搭载此类 SEI 的对称锂电池仍表现出超过 4500 小时的长循环寿命。 此外，该延展性 SEI 在 -30°C 低温环境下，即使处于 5 mA/cm² 和 5 mAh/cm² 的实际工况下，仍可稳定工作超过 7000 小时。

塑性富无机 SEI 的优异塑性变形能力和机械稳定性

这项研究突破了传统 SEI 聚焦追求“坚硬”的设计理念，开创性地将“塑性”作为特征指标，提出了一条从固态电解质组分设计到理想界面的精准构建路径，为解决固态电池的界面失效问题提供了全新策略，并为新型界面层设计提供了重要的理论依据，对实用化固态电池的 研发具有重要实用价值。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09675-8