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文 章 信 息
通过精确稀释剂调控溶剂化结构，实现高倍率500 Wh/kg锂金属电池
第一作者：彭佳悦，张涵
通讯作者：曾子琪*，谢佳*
单位：华中科技大学
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研 究 背 景
随着新能源汽车和储能需求的不断增长，传统锂离子电池的能量密度已逐渐逼近极限。作为最具潜力的下一代电池体系，锂金属电池因其超高比容量和低电位，被寄予实现 500 Wh/kg 级能量密度 的厚望。然而，锂枝晶带来的安全隐患、不稳定的电极/电解液界面，以及在高倍率下受限的离子传输，仍然是阻碍其实际应用的关键瓶颈。如何在保证高能量的同时，实现快速而稳定的循环性能，成为锂金属电池研究的核心科学问题。本工作聚焦于高能量密度锂金属/高电压正极体系，展示了在界面稳定性与离子传输方面的最新探索。这一工作不仅为理解电解液–电极界面演化机制提供了新的视角，也为未来电解液分子设计指明了方向，有望加速高能量密度锂金属电池从实验室走向实际应用。
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文 章 简 介
近日，来自华中科技大学的谢佳教授团队在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Tailoring Solvation Structures via Precise Diluent Engineering for High-Rate 500 Wh kg-1 Lithium-Metal Batteries”的研究论文。文章提出了一种“混合稀释剂”电解液设计新策略，兼顾Li+快速传输与高电压稳定性，并在软包电池中实现了 500 Wh/kg 级能量密度、高倍率性能与长循环寿命的并存，为下一代电池发展提供了新方向。
图1. 面向高能量密度和高倍率锂金属电池的稀释高浓电解液(DHCE)设计原则
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本 文 要 点
要点一：二维正交设计理念
本研究基于 LiFSI/DME 高浓电解液体系，利用团队提出的“二维正交”的电解液设计思路（电解液体系中独立优化亲锂维度与疏锂维度）对此进行优化。
要点二：混合稀释剂策略
在疏锂维度上，研究首次提出 “混合稀释剂（Hybrid Diluent）” 概念，将两类化学性质截然不同的稀释剂引入同一体系：
通过对不同比例体系的系统性研究，文章揭示了两类稀释剂在 调控Li+溶剂化壳层、抑制副反应、维持界面稳定性方面的互补特征。这是首次在锂金属电池电解液设计中实现氟代芳香物与氟代醚的协同引入。
要点三：协同效应的揭示
研究表明，混合稀释剂体系不仅仅是“优势相加”，而是产生了显著的 协同增强效应：
这一未被报道过的协同机制，是文章的核心创新之一，也为稀释剂研究提供了全新设计思路。
要点四：工程化与产业化验证
为了验证该策略的工程适用性，研究在接近实际工况的软包电池中进行了测试：
与文献报道的其他高能量密度软包电池对比，本工作在能量密度、循环稳定性和倍率性能上均处于领先水平。这一结果表明，混合稀释剂策略不仅在实验室小电池中有效，更展现出产业化潜力，缩短了从基础研究到实际应用的距离。
图2. 优化电解液在高能量密度(a)Li-NCM622软包电池、(b)Li-NCM811软包电池中的循环性能。
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文 章 链 接
Tailoring Solvation Structures via Precise Diluent Engineering for High-Rate 500 Wh kg−1 Lithium-Metal Batteries
https://doi.org/10.1002/adma.202509109
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通 讯 作 者 简 介
曾子琪：华中科技大学副研究员，2013年及2018年分别于武汉大学化学与分子科学学院获理学学士和博士学位。2018年至2021年在华中科技大学谢佳教授课题组从事博士后研究工作，现为华中科技大学电气学院副研究员。长期从事电化学储能技术及功能性电解质材料的研究开发工作，重点关注电解液组成、结构与界面之间构-效关系。在Nature Energy、Advanced Energy Materials、Energy & Environmental Science等国际顶级期刊发表论文50余篇，获国家自然科学基金面上项目、青年基金资助，作为项目核心人员参与了国家重点研发计划、2项国自然联合基金重点项目以及多项横向项目。
谢佳：华中科技大学教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，国家高层次人才计划青年项目入选者，科技部重点研发计划和青年973项目首席科学家，英国皇家化学学会Fellow，先进电工材料与器件研究中心副主任，IEEE PES中国区储能材料与器件技术分委会副主席。2002年和2008年在北京大学和斯坦福大学分别获学士和博士学位，曾任美国陶氏化学资深研究员、合肥国轩高科研究院院长。主要从事电化学储能研究，主持储能电池领域重点研发计划、青年973、基金委杰青和联合基金重点等多个国家级项目，以第二完成人荣获国家科技进步二等奖，以第一完成人荣获新疆科技进步一等奖、中国电工技术学会科技进步一等奖和首届青年科技奖。以第一/通讯作者发表SCI论文200余篇，获专利授权100余项。担任《储能科学与技术》编委和Interdisciplinary Materials学术编辑。
课题组主页：http://rest.seee.hust.edu.cn/index.htm
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课 题 组 招 聘
谢佳教授研究团队欢迎有志于科研对电化学储能和AI辅助的储能研究等方向感兴趣的同学。欢迎大家报考攻读硕士与博士学位，拟招生方向：材料、化学、物理和新能源等专业，有意者可登录课题组网站了解信息，发邮件与谢佳老师联系。因课题组发展需要，长期招聘电化学储能方向的博士后；成果优异的博士和博后可申请加入课题组（符合华中科技大学岗位入职要求），海外优秀青年人才可帮助推荐海外优青项目，期待您的加盟！
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