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循环破350次,能量密度508Wh/kg!无负极锂金属电池取得重大进展

2026-03-20 275
3月18日,西湖大学工学院王建辉团队在国际顶级学术期刊《Nature》在线发表重磅科研成果,其创新研制的“穿梭耦合电解液”(BAFF电解液)成功突破无负极锂金属电池循环寿命短的关键瓶颈,为该类高能量密度电池的大规模量产奠定了核心基础。 无负极锂金属电池并非没有负极,而是在制造过程中舍弃传统负极活性材料,仅保留铜箔作为负极集流体,这种设计大幅减轻了电池质量与体积,兼具高能量密度、低成本和易组装的显著优势,但长期以来,该类电池存在致命缺陷:电池循环寿命仅为10-150次,远低于商用锂离子电池800次以上的循环标准。 王建辉团队研发的“穿梭耦合电解液”通过电解液与正负电极之间的作用,产生积极的“化学援助”,从而在负极表面诱导形成一层约8纳米厚、亚纳米级均匀的富硼氟聚合物SEI膜,这层保护膜,既能让锂离子实现高度可逆的平面沉积与溶解,杜绝枝晶产生,又能适应锂金属充放电时的体积膨胀收缩而不破裂。 质谱滴定分析证实,电池长循环后“死锂”占比仅3.5%,远低于同类先进电解液7.2%~13.2%的水平,充分验证了平面沉积/溶解机制的有效性。 实验数据显示,在无集流体修饰、无外源补锂的极简条件下,该团队研发的无负极锂金属软包电池能量密度达到508Wh/kg、1668Wh/L;80%放电深度下稳定充放电循环突破350次,支持2650W/kg超高功率持续放电超过130秒,工作温域覆盖-40℃至60℃。同时,该电池单位瓦时成本较商用石墨基锂离子电池降低15%~25%,具备显著优势。

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