锂金属电池的能量密度可能远高于锂离子电池，而锂离子电池是目前市场上的主要电池技术。然而，锂金属电池通常也存在明显的局限性，其中最明显的就是使用寿命短。

据外媒报道，中国科学技术大学和其他机构的研究人员最近推出一种新的电解质设计，可用于开发高性能、使用寿命更长的锂金属袋式电池。相关论文已发表于期刊《Nature Energy》。该电解质具有独特的纳米级溶剂化结构，离子对紧密堆积在一起形成紧凑的离子对聚集体（CIPA）。

图片来源：期刊《Nature Energy》

“我们近期研究的主要目标是显著加速锂金属电池的实际应用，并对这一复杂系统提供深入的机械理解，”论文合著焦淑红表示。“锂金属电池是电池领域的圣杯，被视为一种有前途的下一代电池技术，因为它们具有超高的能量密度，理论上可超过500 Wh/kg。与当今主导电池市场的锂离子电池相比，这一能量密度提升了两倍多，这意味着如果我们能用锂金属电池取代锂离子电池，电动汽车的续航里程就可以增加一倍。”

目前推出的锂金属电池循环寿命非常有限，约为50次循环，明显低于商用锂离子电池，后者通常可在约1,000次循环中保持良好性能。寿命较短的原因是锂枝晶的生长、锂金属的高反应性和高压过渡金属阴极，这些因素共同促使电解质不断降解。

焦教授说：“尽管世界各地的研究人员付出了巨大的努力，但锂金属电池的性能仍然远远不能令人满意（>500 Wh/kg，1,000次循环）。主要原因是电解质和电极之间的界面（即阳极-电解质界面和阴极-电解质界面）不能像锂离子电池那样完全稳定。在电池运行过程中，电解质仍然会持续严重降解。”

大约五年前，焦教授和她的同事设计了一种电解质，可以同时稳定锂金属电池中的阳极电解质和阴极电解质界面，从而抑制电解质的降解。该电解质设计建立在对锂金属电池内部微观物理化学过程的早期研究的基础上。