宁德时代在锂金属电池研究方面取得突破，发表于《自然・纳米技术》（ Nature Nanotechnology）
宁德时代宣布通过定量映射实现锂金属电池 （LMB） 技术的突破，进军电解质战略的未知领域。这项开创性的研究发表在自然纳米技术，使 LMB 具有高能量密度和更长的循环寿命，解决了该领域长期存在的挑战。优化后的原型已达到 483 次循环的循环寿命，可以整合到最先进的设计中，以实现超过 500 Wh/kg 的能量密度，这标志着向电动汽车和电动航空等应用的商业可行性迈出了重要一步。
锂金属电池因其固有的高能量密度而被广泛认为是下一代电池系统，特别是对于远程电动汽车和电动航空等高端电源应用。然而，这些电池长期以来一直面临着能量密度和循环寿命之间的权衡。以前的研究集中在通过优化溶剂化结构和固体电解质界面来提高电池性能。而这些方法往往会延长使用寿命，无法提供商业上可行的解决方案。由于准确量化循环过程中活性锂和电解质成分的消耗存在挑战，因此在了解锂金属电池的失效模式方面取得的进展有限。
为了克服这个障碍，宁德时代的研发团队开发并完善了一套分析技术，以跟踪活性锂和每种电解质成分在电池的整个生命周期中的演变。这种方法将“黑匣子”转化为“白匣子”，揭示了导致细胞衰竭的关键耗竭途径。该团队发现，与之前的假设相反，电池失效的主要原因不是溶剂分解、死锂积累或溶剂化环境破坏，而是电解质盐 LiFSI 的持续消耗，其中 71% 的电解质盐在使用寿命结束时消耗掉。这些结果凸显了将行业重点扩大到库仑效率 （CE） 之外的必要性，库伦效应长期以来一直被认为是锂金属电池的关键指标，也将电解质耐久性作为持续性能的关键因素。
基于这些见解，宁德时代通过引入低分子量稀释剂来优化电解液配方。这种调整增加了 LiFSI 盐的质量分数，提高了离子电导率，降低了粘度，所有这些都没有增加所用电解质的总质量。由此产生的锂金属电池原型虽然表现出与上一次迭代相同的库伦效应，但循环寿命增加了一倍，达到 483 次循环，并且可以用于能量密度超过 500 Wh/kg 的新设计。这一突破开启了开发能量密集且经久耐用的电池的范式转变。
“我们看到了一个宝贵的机会，可以弥合学术研究与其在商用电池中的实际应用之间的差距，”宁德时代研发联席总裁兼 21C 实验室执行副主任欧阳楚英说，“我们的研究结果强调，LiFSI 盐消耗量，更重要的是，整体盐浓度是电池寿命的基本决定因素。
该研究在宁德时代的 21C 实验室进行，该实验室专注于推进下一代电池技术。宁德时代在 2024 年的研发投资约为 186 亿元人民币（25.9 亿美元）。该公司拥有 43,000 多项已颁发和正在全球申请的专利。这些努力加强了宁德时代在电池技术创新方面的领导地位，将科学研究转化为实用的清洁能源解决方案。
在此处阅读全文：https://www.nature.com/articles/s41565-025-01935-y
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