从智妙手机到电动汽车，绝大大批电子设立都依赖传统的锂离子电板（LIBs）供电 。历程数十年的时刻迭代，锂离子电板的安全性、轮回寿命已趋于熟谙，成为当下主流的储能决策，但其能量密度已渐渐靠拢物理极限，且在顶点环境驱动及超快充电场景下，锂离子电板仍濒临充电速率慢、性能衰减快、安全隐患卓越等诸多挑战。

为了冲破这一瓶颈，科学家将眼神投向了锂金属电板（LMBs）。看成下一代高能量密度电板的中枢候选时刻，锂金属电板的表面能量密度可达 500 Wh/kg 以上，远超传统锂离子电板，一朝扫尾实用化，有望让电动汽车续航里程翻倍、便携式设立充电频率大幅裁减。

但持久以来，锂金属电板永久被快充清贫紧紧困住，无法走向领域化哄骗：快充时，电板里面跨界面的电荷更动速率无法跟上充电节律，进而激勉两浩劫题。

其一，锂金属负极名义会长出锂枝晶（像树枝一样的锂单质），还会产生 “死锂”（没用的锂），不仅让电板容量快速下跌，还可能戳穿隔阂激勉短路、生气，非常危急；其二，慢的电荷传输会激勉各式副反映，让电板的轮回寿命大打扣头。

近日，来自中国科学时刻大学任晓迪团队、好意思国 SES AI 公司许康团队在 Nature Energy 上发表遵循，他们通过再行策画电解液里的溶剂分子，让锂离子周围的电子排成整皆的通说念，大幅加快了锂金属电板的充电速率，最终在信得过工业级的大软包电板（2Ah 容量）上扫尾了 15 分钟充满电，况且还能比较雄厚地轮回。

SES AI 是各人锂金属电板领域的有名玩家，曾与通用、当代、丰田等车企合营。许康是锂电板电解液领域的外洋顶级各人，尤其在高电压/高能量密度电解液、锂金属负极界面调控、固体电解质界面变成机制等方面有极高的影响力。

要科罚上述问题，必须真切电化学反映的微不雅规模。盘问东说念主员从悉数这个词反映的限速顺序，也即是跨界面的电荷更动脱手。

在传统的电解液体系中，锂离子并非孤独行进，而是被溶剂分子紧紧包裹着，变成溶剂化鞘层。传统的醚类电解液天然对锂金属具有较好的雄厚性，但在超快充电下却发扬得十分笨拙。这是因为在微不雅电子结构层面，传统溶剂分子与锂离子的耦合每每呈现出参差的、空间错位的差异。

当电子试图通过这些错位的轨说念流向锂离子时，会遭受极大的阻力，导致电荷更动遵循极其低下。这种迟缓的能源学会激勉一系列四百四病：界面电荷堆积、不均匀的千里积形态，以及在锂名义变成的脆弱、易碎的固体电解质界面膜（SEI）。在快充的压力下，这些 SEI 膜会因为体积延迟而庞大，进一步加快电解液的糟践和枝晶的荒诞孕育。

图 | 锂金属电板中超快电荷更动操作的挑战（开首：上述论文）

这次盘问的中枢冲破，在于团队跳出了微调电解液浓度、添加扶植添加剂的传统盘问框架，遴荐从分子层面再行策画电解液的溶剂分子结构。

他们策画并合成了一种名为 MTP 的新式醚类溶剂分子。这种分子的冲破性立异点在于其独有的六元螯合环结构。比拟于传统的五元环结构，MTP 分子能献媚锂离子与溶剂分子中的孤对电子变成一种额外的平面配位结构，英雄联盟比赛投注盘问团队将其定名为 PAEC（平面罗列电子通说念），十分于给电荷和锂离子铺了条“专属高速路”，改换了传统电解液中电荷传输零七八碎的状况。

PAEC 结构对电荷传输的优化作用，主要体当今两个关节方面：一方面，它让溶剂分子的电子云与锂离子的空轨说念在空间上扫尾高度叠加，让电子或者快速、顺畅地从电极流向锂离子，电荷更动遵循呈几何级数擢升；另一方面，电子传递遵循的大幅擢升，使得锂离子在斗争锂金属负极的刹那间，就能快速得回电子并收复为金属锂，大大裁减了界面处的反映能垒（即电荷更动需要克服的能量阻截），从根柢上科罚了电荷堆积的问题。

通过多种先进表征时刻，盘问团队进一步考证了 PAEC 结构的作用机制：这种整皆的电子通说念或者显贵扼制局部电荷过度网络，献媚锂离子在锂金属负极名义以细腻、均匀的方式平铺孕育，而非参差孕育变成锂枝晶，从源泉上防止了锂枝晶的萌生和“死锂”的产生，同期保护 SEI 膜的无缺性，减少副反映的发生。

盘问东说念主员在工业级 2Ah 锂金属软包电板上进行测试，该电板接管镍钴锰 NMC811 正极，是手机/电动车常用的电芯规格。

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实测数据线路，这款搭载 PAEC 电解液的工业级软包电板，在 4C 超高倍率下，该电板或者在 15 分钟内扫尾 100% 充满；其充电功率密度达到了 1747.6 W/kg，这一数值在咫尺各人已报说念的锂金属电板盘问中，处于行业天花板水平，十足夸口手机、电动汽车等设立对快充功率的实质需求。

更关键的是，该电板在快充状况下或者保握雄厚轮回：在 2C、3C、4C 等不同快充倍率下，电板轮回跨越 100 次后，容量保握率仍保管在较高水平，莫得出现领会的衰减，科罚了传统锂金属电板快充与长命命不行兼得的痛点。

同期，轮回测试后，盘问东说念主员通过表征发现，电板里面的锂金属负极名义仍是平整，莫得出现领会的锂枝晶孕育和“死锂”堆积，SEI 膜保握无缺，进一步阐扬了 PAEC 结构或者持久雄厚地保护电板里面结构，保险电板的安全和寿命。

更有好奇的是，这种 PAEC 结构的普适性也得到了考证。盘问线路，该策画雷同能加快钠离子的界面电荷更动，并能哄骗于硅基等合金负极体系，这为将来更泛泛的电化学系统策画提供了通用的政策。

将来，基于这一想路，科学家有望策画出更多高性能电解液，鼓吹锂金属电板、钠离子电板等多种新式储能器件的时刻升级，加快下一代高能量密度、超快充电电板的产业化进度。

参考贯穿：

1.Ruan， D.， Chen， S.， Guo， J. et al. Molecularly aligned electron channels for ultrafast-charging practical lithium-metal batteries. Nat Energy (2026). https://doi.org/10.1038/s41560-025-01961-z

运营/排版：何晨龙