2025年7月16日，華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院黃云輝、袁利霞教授團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表突破性研究成果，提出基于液-液界面張力的新型微乳電解液技術(shù)，為鋰電池"高能量密度、高穩(wěn)定、高安全"三大核心難題提供顛覆性解決方案。這項(xiàng)被Nature專題報(bào)道的技術(shù)突破，標(biāo)志著中國(guó)在下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)。
傳統(tǒng)電解液設(shè)計(jì)依賴鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)調(diào)控，但正負(fù)極界面動(dòng)力學(xué)差異導(dǎo)致難以同步保護(hù)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性引入微乳液理論，通過(guò)分子設(shè)計(jì)使全氟溶劑與局部氟化兩親性溶劑形成50-120nm超細(xì)膠束，利用液-液界面張力（γL–L）驅(qū)動(dòng)功能組分自發(fā)遷移至正負(fù)極界面。這種非電場(chǎng)依賴的界面構(gòu)建機(jī)制，在正極形成富氟化鋰（LiF）的CEI層，在負(fù)極構(gòu)建致密SEI膜，實(shí)現(xiàn)雙電極動(dòng)態(tài)協(xié)同保護(hù)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該策略研制的7.5Ah Li||NCM811軟包電池能量密度達(dá)547Wh/kg，循環(huán)155次后容量保持率79%；7.2Ah電池在189次循環(huán)后仍保持81%容量，4.7V高壓下循環(huán)400次容量保持率高達(dá)94.4%。更突破性的是，電池通過(guò)針刺測(cè)試無(wú)壓降不起火，徹底解決高比能電池?zé)崾Э仉y題。
這項(xiàng)技術(shù)突破恰逢行業(yè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2025年全球鋰電池需求預(yù)計(jì)達(dá)1.2TWh，但傳統(tǒng)電解液體系已觸及性能天花板：寧德時(shí)代麒麟電池能量密度350Wh/kg、比亞迪刀片電池260Wh/kg，與航空級(jí)電池400Wh/kg門檻存在差距。華中科大的微乳電解液技術(shù)使能量密度直接提升50%以上，恰好契合電動(dòng)航空（eVTOL）對(duì)500Wh/kg電池的迫切需求。
技術(shù)商業(yè)化路徑已清晰可見(jiàn)。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的IM-F@AM-F膠束體系與現(xiàn)有碳酸酯類電解液生產(chǎn)線兼容，僅需調(diào)整溶劑配比即可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。據(jù)測(cè)算，該技術(shù)可使電池企業(yè)電解液成本增加15%，但換來(lái)能量密度躍升和安全性質(zhì)的根本改善，性價(jià)比遠(yuǎn)超固態(tài)電池等替代方案。
全球電池巨頭已加速跟進(jìn)。寧德時(shí)代在2025年Q2財(cái)報(bào)中明確，將投入20億元研發(fā)微乳電解液技術(shù)；特斯拉4680電池團(tuán)隊(duì)被曝與華中科大洽談技術(shù)授權(quán)。更值得關(guān)注的是，該技術(shù)突破使中國(guó)在電池標(biāo)準(zhǔn)制定中掌握新話語(yǔ)權(quán)——歐盟CBAM碳關(guān)稅體系下，采用微乳電解液的電池產(chǎn)品碳足跡可降低20%，助力企業(yè)突破綠色貿(mào)易壁壘。
這項(xiàng)突破不僅改寫電解液設(shè)計(jì)規(guī)則，更預(yù)示著電池技術(shù)范式轉(zhuǎn)變。當(dāng)行業(yè)還在爭(zhēng)論固態(tài)電池與鈉離子電池孰優(yōu)孰劣時(shí)，華中科大團(tuán)隊(duì)以液-液界面張力為支點(diǎn)，撬動(dòng)了整個(gè)鋰電池技術(shù)的進(jìn)化杠桿。正如Nature審稿人評(píng)價(jià)："這項(xiàng)工作重新定義了電解液的功能邊界，為高比能電池商業(yè)化掃清了最后障礙。"
