一、【科学背景】
锂金属电池（LMBs）具有极高的理论能量密度，是下一代高能储能体系的重点研究方向，被视作储能领域的突破性技术。但受限于电解液体系与电极界面的适配性难题，该电池的规模化商业应用始终未能落地，行业发展遭遇明显瓶颈。
当前电解液体系存在双重核心技术痛点，分别对应高压正极与锂金属负极两大电极体系。传统碳酸酯基电解液无法适配锂金属负极的工作需求，电池循环过程中极易滋生锂枝晶，产生无活性的“死锂”，不仅大幅缩短电池使用寿命，还存在严重的安全隐患。而常用的醚类电解液则难以适配高压正极工况，充电阶段锂离子从正极脱出时，电解液组分需发生脱溶剂化反应，极易引发溶剂与阴离子的氧化分解，持续破坏电池界面稳定性。
二、【创新成果】
南京大学周豪慎教授研究团队提出了一种单相梯度溶剂化电解液（GSE）全新解决方案，引入电场响应靶向配体反溶剂（TLAS）：静态时TLAS几乎不参与锂离子配位，不破坏电解液原有富阴离子稳定结构；高压充电产生强电场后，TLAS在正极表面定向富集并激活配位能力，直接承接正极释放的锂离子，省去传统电解液溶剂、阴离子脱配位环节，杜绝易氧化组分的不可逆分解，同步稳定正负极界面。基于该电解液体系，团队制备出高能量密度软包电池，450 Wh/kg体系可稳定循环750次、容量保持80%，最高605 Wh/kg超高能量密度电池150次循环容量保有率达96%，且在高截止电压、高温、长期静置等极端工况下均具备优异稳定性。相关研究成果以“Single-phase gradient-solvation-electrolyte-stabilized Li metal batteries”为题发表于Nature杂志，解决了高比能锂金属电池正极-电解液界面不兼容的长期难题。
图1.电解液界面行为 © 2026 Springer Nature
图2.锂金属||NCM811全电池电化学性能 © 2026 Springer Nature
图3.电场响应界面化学与界面层演变规律 © 2026 Springer Nature
图4.GSE在锂金属软包电池中的性能评估 © 2026 Springer Nature
三、【科学启迪】
该研究打破传统电解液仅依靠静态溶剂化结构优化的固有思路，开辟出电场驱动动态溶剂化的全新设计维度，为高能量密度锂金属电池的实用化提供了新思路。借助电场响应型TLAS分子在正极表面的动态配位屏蔽效应，该体系从源头规避高压工况下电解液组分脱配位氧化分解的固有缺陷，同时保留负极富阴离子溶剂化结构，协同实现高压正极与锂负极的双重稳定。该梯度溶剂化策略跳出传统溶剂、锂盐改性框架，为高能量密度碱金属电池电解液工程提供全新设计思路，也为极端电压、贫电解液体系的界面稳定化研究提供重要理论与实验参考。
原文信息：Yang, W., Cai, J., Chen, A. et al. Single-phase gradient-solvation-electrolyte-stabilized Li metal batteries. Nature (2026).
