锂金属电池因其高能量密度而备受瞩目，但其“暴脾气”始终是应用痛点——循环寿命短，易短路甚至起火。近日，南京大学周豪慎教授团队提出了一种新型电解液方案，使锂金属电池在450瓦时每千克的能量密度下实现稳定循环超过750次，即便将能量密度提升至605瓦时每千克，也能维持150次循环。该成果已发表于《自然》期刊。

锂金属电池被公认为下一代高能量密度储能的理想选择，然而其“阿喀琉斯之踵”——循环寿命过短——严重制约了发展。问题根源在于锂金属活性极高，与电解液接触即发生副反应。充放电过程中，负极表面易生长出针状锂枝晶，一旦刺穿隔膜，轻则导致短路，重则引发起火甚至爆炸。

此前，研究人员尝试使用醚基高浓度电解液来抑制锂枝晶，但醚类溶剂反而给正极带来新问题。具体而言：电池充电时，正极材料需持续释放锂离子，这些离子需与电解液中的溶剂和阴离子结合。然而，电解液中的锂离子早已与溶剂、阴离子形成稳定团簇，新来的锂离子要加入，原有团簇必须先解离。这一解离瞬间，脱配位的溶剂和阴离子极易被氧化，触发副反应，导致电解液不断消耗，副反应进一步加剧，电池寿命因此大幅缩减。

此次，研究团队在传统高浓度电解液中引入了一种新型反溶剂。关键发现是：充电过程中，反溶剂会优先与正极释放的锂离子结合，阻断它们与溶剂、阴离子的接触，从而保留电解液中原有的稳定团簇，显著抑制正极表面的副反应。将该电解液方案装入接近实际应用条件的电池进行测试，结果表明，在高能量密度下，锂金属电池确实能够兼顾长循环稳定性。

论文通讯作者周豪慎教授表示，这一成果为高能量密度锂金属电池的研发提供了可行的技术路径，但若要真正实现产业化，还需攻克安全性、大规模制备工艺、环保以及成本等一系列关键问题。