新能源汽车、无人机、机器人等领域的快速发展，对锂电池的能量密度、循环稳定性及安全性提出了日益严苛的要求。如何实现电池在高能量密度下的“高稳定、高安全”（简称 “三高”），已成为学术界与产业界长期攻坚的核心难题。7 月 16 日，国际顶级期刊《自然》（Nature）在线发表了我校材料科学与工程学院、材料成形与模具技术全国重点实验室动力与储能电池团队黄云辉教授、袁利霞教授联合浙江大学陆俊教授等团队的研究论文 ——《液 - 液界面张力稳定的锂金属电池》（Liquid-liquid interfacial tension stabilized Li metal batteries）。该团队提出了破解锂电池 “三高” 难题的创新性策略。
锂金属负极与高镍正极的组合，被公认为是突破500 Wh kg⁻¹能量密度门槛的关键方向。然而，要实现这一高能量密度，电解液必须同时稳定正、负极界面，才能保障电池的安全运行与长寿命循环。尽管目前基于阴离子衍生的无机界面在稳定锂负极方面已取得显著进展，但开发能同时保护两极的内在调控策略，仍是该领域的核心挑战。
针对这一难题，黄云辉、袁利霞团队联合浙江大学等机构，创新提出了微乳液电解液设计策略：通过绕开传统的锂离子溶剂化调控路径，为正、负极同时构建富氟保护界面。其核心机制在于，胶束与碳酸酯溶剂之间的液- 液界面张力（而非电场）驱动氟化液滴向正、负极迁移，从而将两极的界面构筑过程与传统溶剂化结构策略解耦，实现了界面的协同稳定。
实验数据显示，采用该微乳液电解液的两款软包全电池，能量密度分别达到531 Wh kg⁻¹和 547 Wh kg⁻¹，经过 189 次和 155 次循环后，容量保持率仍分别高达 81% 和 79%，展现出优异的循环稳定性。这一研究中，“界面张力驱动的微乳电解液” 策略不仅突破了传统电解液组分设计的局限，更通过物理场驱动机制实现了高电压条件下正负极界面的动态协同稳定，为锂电池 “三高” 目标的实现提供了全新解决方案，也为界面调控与电解液设计领域开辟了新视角，将有力推动高压锂金属电池的产业化进程。
图1（a）、（b）分别为充电过程中锂离子传输行为及正负极界面演化示意图，对比传统锂离子溶剂化策略（a）与微乳电解液策略（b）的差异；
（c）为 Li||NCM811 软包电池在微乳电解液中的循环性能曲线；（d）为电池的电压 - 容量关系曲线；
（e）为该研究电池性能与已报道成果的对比；（f）为电池循环前后的厚度变化分析。）
分析测试中心的多台套先进设备及实验技术人员为本研究提供了有力支撑，包括场发射扫描电镜（FSEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）以及激光共焦拉曼光谱仪（Raman)等机组，为界面结构观察、成分分析等研究环节提供了关键的实验数据与高效测试支持。本文作者在致谢中特别对分析测试中心在表征工作方面给予的支持表达了感谢。
未来，分析测试中心将持续优化科研支撑体系，加大对师生科研工作的服务力度，为学校重大成果产出提供更坚实的技术保障，助力学校科技创新事业持续突破。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09293-4
