科学材料站
文 章 信 息
高性能锂/钠金属电池共晶电解液
第一作者:徐旭
通讯作者:周洵竹*,侴术雷*,李林*
单位:温州大学
科学材料站
研 究 背 景
锂/钠金属负极虽具备极高的理论容量和较低的还原电位,但仍面临枝晶生长、容量衰减与安全性差等挑战。与传统电解液相比,共晶电解液具备高离子迁移数、宽电化学窗口、良好的热稳定性及可调控的分子间作用力等优势,在提升循环寿命、快充能力、高电压稳定性和温度适应性等方面展现出的巨大优势。文章首先介绍了共晶电解液的形成机制与物理化学特性,随后总结了其在提升锂/钠金属电池性能方面的最新研究进展,并指出未来的发展方向。该工作为高性能共晶电解液的理性设计与金属电池的实际应用提供了有力指导。
科学材料站
文 章 简 介
近日,温州大学李林特聘教授、侴术雷教授和周洵竹博士在国际权威期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Eutectic Electrolytes for High-Performance Lithium/Sodium Metal Batteries”的综述文章。该综述聚焦于近年来在共晶电解液领域的研究进展,系统梳理了其在锂/钠金属电池中的应用潜力与关键挑战。本文从共晶电解液的形成机制出发,详细探讨其物理化学特性并系统总结了其在提升循环稳定性、快充能力、高电压兼容性与温度适应性等方面的进展,并展望了未来的研究方向。该综述为高性能锂/钠金属电池电解液系统的分子设计与界面调控提供了重要理论参考。
图1. a) 共晶电解液中常用的组分;b) 共晶电解液的形成机制。
科学材料站
本 文 要 点
共晶电解液提升电化学性能的研究进展
共晶电解液相较于传统酯类电解液展现出独特的物理化学特性,使其在实现高性能可充电电池方面展现出巨大潜力。近年来,共晶电解液在锂/钠电池中的应用显著提升了电池整体性能,具体表现为显著延长循环寿命、提升快速充电能力、增强高电压稳定性及温度耐受性(如图2所示)。这些突破性进展极大拓展了锂/钠电池在极端工作条件下的应用前景。文章重点介绍共晶电解液在上述关键性能领域的最新研究进展。
图2. 共晶电解液的典型应用。
科学材料站
总 结 与 展 望
共晶电解液因其独特的物理化学特性,被认为是锂/钠金属电池中极具前景的候选电解液体系。本文首先介绍了共晶电解液的形成机制及其物理化学性质,随后系统总结了近年来共晶电解液在锂/钠金属电池中的研究进展。总体而言,通过调控共晶电解液中的分子间相互作用,可实现对其物理化学性能的调节,从而获得较高的离子电导率与迁移数、较低的粘度与凝固点,以及较宽的电化学稳定窗口。此外,合理优化共晶电解液的组分,有助于在正极与负极表面同时构建稳定的电极-电解液界面,进而实现均匀的锂/钠沉积、减少气体产生,并抑制过渡金属溶解及不可逆相变。得益于上述优势,共晶电解液可显著提升锂/钠金属电池的循环寿命、快速充电能力、高电压稳定性以及温度适应性。为促进共晶电解液在锂/钠金属电池中的实际应用,未来研究可重点关注以下几个方向:
1)结合先进表征手段与理论计算,系统揭示分子间相互作用与共晶电解液物理化学性质之间的构效关系,为精准设计电解液体系提供理论指导;
2)采用大容量软包电池或圆柱电池对共晶电解液的应用潜力进行评估,增强其实用性验证;
3)在安全性研究方面,从简单的燃烧测试升级为针对高容量电池的系统化安全评估,如针刺实验等严苛工况下的测试;
4)深入探究溶剂化结构对电极-电解液界面的作用机制,揭示界面化学与枝晶抑制之间的内在关联;
5)开发具有成本优势和环境友好特性的创新型共晶电解液体系,以推动锂/钠金属电池的可持续发展。
科学材料站
文 章 链 接
X. Xu, J. Chen, Z. Zhou, X. Zhang, X. Zeng, Y. Wan, S. Zhou, X. Wu, X. Chen, X. Zhou, J. Wang, S. Chou, L. Li, Eutectic Electrolytes for High-Performance Lithium/Sodium Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2025, 2503001.
https://doi.org/10.1002/aenm.202503001
科学材料站
通 讯 作 者 简 介
周洵竹,安徽大学特聘副教授,温州大学碳中和技术创新研究院联合培养博士后,先后入选中国博士后创新人才支持计划、安徽省高端人才引育行动-青年拔尖人才青年学者。聚焦于新型电池体系电解液的研发,重点关注电极-电解液界面反应机制及行为研究,在溶剂化构型表征及界面反应机理研究中取得部分重要进展。目前已发表SCI论文40余篇,其中热点论文1篇,高被引论文10篇,总被引2400余次,H-index为21;以第一/共一/通讯作者在Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.(5)、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.(2)、ACS Energy Lett. (2)、Energy Storage Mater.、Chem. Sci.(3)、Nano Res. 等国内外权威学术期刊发表论文20余篇。主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上资助、安徽省自然科学基金青年项目、安徽省博士后科研项目资助5项。申请国家发明专利8项,并担任eScience、Carbon Neutralization、Energy Lab、Exploration期刊青年编委。
李林,温州大学瓯江特聘教授,温州大学碳中和技术创新研究院副院长、院科协主席,全省特种电池材料与技术重点实验室、浙江-澳大利亚钠离子电池国际联合实验室副主任,先后入选浙江省科协青年人才托举培养项目、温州市高层次人才计划。主要从事二次电池关键电极材料和电解液的研发,致力于宽温、快充、高安全二次电池的构建。目前已发表SCI论文110余篇,其中热点论文3篇,高被引论文20篇,总被引9300余次,H-index为44;以第一/共一/通讯作者身份在Natl. Sci. Rev.、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、J. Am. Chem. Soc.、Joule、Angew. Chem. Int. Ed.(10)、Adv. Mater. (2)、ACS Nano、ACS Energy Lett.(2)、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.(9)等国内外权威学术期刊发表论文60余篇。申请国家发明专利16项,获授权专利1项,参与编制《钠离子电池用有机电解液》等团体标准4项。主持国家自然科学基金青年项目等项目9项,作为核心成员参与国家自然科学基金外国资深学者研究基金团队试点项目等项目7项。入选温州市科技创新和人才工作成绩突出个人、2024年度温州大学优秀教师,获中国化学会第二十二次全国电化学大会优秀论文奖、eScience期刊突出贡献奖,担任eScience、Carbon Energy、Nano Research Energy等期刊青年编委。
科学材料站
第 一 作 者 简 介
徐旭,温州大学硕士研究生,师从李林特聘教授。主要研究方向为二次电池功能性电解液的开发,致力于构建宽温、快充及高安全性的储能体系。
科学材料站
课 题 组 招 聘
李林课题组长期招收材料合成和电化学相关背景的研究生和博士后(博后待遇优厚,综合年薪40-50万),欢迎有意者将个人简历、反映本人学术水平的代表性成果等文档发送至linli@wzu.edu.cn,并注明:应聘温大碳中和研究院研究生/博士后-X
添加官方微信 进群交流
SCI二氧化碳互助群
SCI催化材料交流群
SCI钠离子电池交流群
SCI离子交换膜经验交流群
SCI燃料电池交流群
SCI超级电容器交流群
SCI水系锌电池交流群
SCI水电解互助群
SCI气体扩散层经验交流群
备注【姓名-机构-研究方向】
投稿请联系contact@scimaterials.cn
点分享
点赞支持
点在看


