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(shù)》（ Nature Nanotechnology）
寧德時代宣布通過定量映射實現(xiàn)鋰金屬電池 （LMB） 技術(shù)的突破，進軍電解質(zhì)戰(zhàn)略的未知領(lǐng)域。這項開創(chuàng)性的研究發(fā)表在自然納米技術(shù)，使 LMB 具有高能量密度和更長的循環(huán)壽命，解決了該領(lǐng)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(shè)計中，以實現(xiàn)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(yīng)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(tǒng)，特別是對于遠程電動汽車和電動航空等高端電源應(yīng)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(quán)衡。以前的研究集中在通過優(yōu)化溶劑化結(jié)構(gòu)和固體電解質(zhì)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(zhì)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(shù)，以跟蹤活性鋰和每種電解質(zhì)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(zhuǎn)化為“白匣子”，揭示了導致細胞衰竭的關(guān)鍵耗竭途徑。該團隊發(fā)現(xiàn)，與之前的假設(shè)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(zhì)鹽 LiFSI 的持續(xù)消耗，其中 71% 的電解質(zhì)鹽在使用壽命結(jié)束時消耗掉。這些結(jié)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(yīng)長期以來一直被認為是鋰金屬電池的關(guān)鍵指標，也將電解質(zhì)耐久性作為持續(xù)性能的關(guān)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(diào)整增加了 LiFSI 鹽的質(zhì)量分數(shù)，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(zhì)的總質(zhì)量。由此產(chǎn)生的鋰金屬電池原型雖然表現(xiàn)出與上一次迭代相同的庫倫效應(yīng)，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(shè)計。這一突破開啟了開發(fā)能量密集且經(jīng)久耐用的電池的范式轉(zhuǎn)變。
“我們看到了一個寶貴的機會，可以彌合學術(shù)研究與其在商用電池中的實際應(yīng)用之間的差距，”寧德時代研發(fā)聯(lián)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(jié)果強調(diào)，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(shù)。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(shù)創(chuàng)新方面的領(lǐng)導地位，將科學研究轉(zhuǎn)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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