寧德時代在鋰金屬電池研究方面取得突破，發(fā)表于《自然?納米技術》（ Nature Nanotechnology）
寧德時代宣布通過定量映射實現鋰金屬電池 （LMB） 技術的突破，進軍電解質戰(zhàn)略的未知領域。這項開創(chuàng)性的研究發(fā)表在自然納米技術，使 LMB 具有高能量密度和更長的循環(huán)壽命，解決了該領域長期存在的挑戰(zhàn)。優(yōu)化后的原型已達到 483 次循環(huán)的循環(huán)壽命，可以整合到最先進的設計中，以實現超過 500 Wh/kg 的能量密度，這標志著向電動汽車和電動航空等應用的商業(yè)可行性邁出了重要一步。
鋰金屬電池因其固有的高能量密度而被廣泛認為是下一代電池系統，特別是對于遠程電動汽車和電動航空等高端電源應用。然而，這些電池長期以來一直面臨著能量密度和循環(huán)壽命之間的權衡。以前的研究集中在通過優(yōu)化溶劑化結構和固體電解質界面來提高電池性能。而這些方法往往會延長使用壽命，無法提供商業(yè)上可行的解決方案。由于準確量化循環(huán)過程中活性鋰和電解質成分的消耗存在挑戰(zhàn)，因此在了解鋰金屬電池的失效模式方面取得的進展有限。
為了克服這個障礙，寧德時代的研發(fā)團隊開發(fā)并完善了一套分析技術，以跟蹤活性鋰和每種電解質成分在電池的整個生命周期中的演變。這種方法將“黑匣子”轉化為“白匣子”，揭示了導致細胞衰竭的關鍵耗竭途徑。該團隊發(fā)現，與之前的假設相反，電池失效的主要原因不是溶劑分解、死鋰積累或溶劑化環(huán)境破壞，而是電解質鹽 LiFSI 的持續(xù)消耗，其中 71% 的電解質鹽在使用壽命結束時消耗掉。這些結果凸顯了將行業(yè)重點擴大到庫侖效率 （CE） 之外的必要性，庫倫效應長期以來一直被認為是鋰金屬電池的關鍵指標，也將電解質耐久性作為持續(xù)性能的關鍵因素。
基于這些見解，寧德時代通過引入低分子量稀釋劑來優(yōu)化電解液配方。這種調整增加了 LiFSI 鹽的質量分數，提高了離子電導率，降低了粘度，所有這些都沒有增加所用電解質的總質量。由此產生的鋰金屬電池原型雖然表現出與上一次迭代相同的庫倫效應，但循環(huán)壽命增加了一倍，達到 483 次循環(huán)，并且可以用于能量密度超過 500 Wh/kg 的新設計。這一突破開啟了開發(fā)能量密集且經久耐用的電池的范式轉變。
“我們看到了一個寶貴的機會，可以彌合學術研究與其在商用電池中的實際應用之間的差距，”寧德時代研發(fā)聯席總裁兼 21C 實驗室執(zhí)行副主任歐陽楚英說，“我們的研究結果強調，LiFSI 鹽消耗量，更重要的是，整體鹽濃度是電池壽命的基本決定因素。
該研究在寧德時代的 21C 實驗室進行，該實驗室專注于推進下一代電池技術。寧德時代在 2024 年的研發(fā)投資約為 186 億元人民幣（25.9 億美元）。該公司擁有 43,000 多項已頒發(fā)和正在全球申請的專利。這些努力加強了寧德時代在電池技術創(chuàng)新方面的領導地位，將科學研究轉化為實用的清潔能源解決方案。
在此處閱讀全文：https://www.nature.com/articles/s41565-025-01935-y
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