客户成就丨量化锂电池界面反应和设计面向应用的非水系电解液

宁德时代在锂金属电池（LMB）领域取得重大技术突破，通过定量映射技术开拓电解质策略新领域。21C研究院的欧阳楚英作为通讯作者，王涵森为第一作者，成果以《Application-driven design of non-aqueous electrolyte solutions through quantification of interfacial reactions in lithium metal batteries》发表于《Nature Nanotechnology》，成功解决了LMB在高能量密度和循环寿命之间的技术瓶颈。经优化的原型电池不仅实现了483次循环寿命，更在先进设计中达到超过500 Wh/kg的能量密度，为电动汽车和电动航空领域的商业应用奠定基础。

该研究系统地探讨了含醚基非水电解液锂金属电池中的界面反应，利用多种分析技术量化了锂盐和有机溶剂的还原和氧化路径、固态电解质界面层（SEI）物质的形成、电池内气体生成以及电极间的交叉影响。研究发现，持续分解的锂双（氟磺酰）亚胺盐导致锂离子消耗，使电池放电期间离子枯竭，最终导致电池失效。在此基础上，研究团队提出了一种优化的电解液配方，通过最大化锂双（氟磺酰）亚胺含量，同时保持电解液的动态粘度和体积离子电导率，以实现长循环电池性能。

通过该优化策略，研究团队组装并测试了单层堆叠锂金属电池（Li||NMC811）在稀电解液条件下（即2.1 g Ah^-1），有效实现了483次充放电循环（0.2 C充电/1 C放电），在25°C下展现了约77%的放电容量保持率。该项研究为锂金属电池的长循环性能提供了新的思路和设计方法，有望推动长续航电动汽车和电动航空的发展。

Ex-situ 冷冻TEM, STEM, EDS和EELS表征残留固态电解质界面(rSEI)