今日，斯坦福大学崔屹教授课题组开发设计了悬浊电解液，并将这种电解液用于构筑高性能金属锂电池。该研究成果发表在《自然·材料》（Nature Materials）上。果壳编辑团队第一时间联系了研究团队，文章通讯作者崔屹教授告诉果壳：“我们近期开发研究了悬浊电解液，这种设计理念可以实现常用液态电解液的改性提高，也是电解液开发的新思路和新平台。”以下为论文第一作者张泽文为果壳硬科技撰写的论文解读。
金属锂电池是指利用锂金属作为负极的电池，是最有希望的下一代高能量密度存储设备之一，能够满足新兴行业的严格性能要求。然而，将锂离子电池的石墨负极直接替换成金属锂负极，可能导致循环性能较差，甚至产生安全性问题，而电解液设计则被认为是能够改善这类问题的有效途径。传统锂离子电池电解液使用的是纯溶液，在室温混合均匀的状态下不含固体组分。悬浊电解液的区别在于向电解液中添加了纳米颗粒，为什么这样做呢？
金属锂负极面临的一大重要问题，是在电池充放电过程中锂会形成枝晶沉积。这些枝晶会引发两方面问题，其一是再放电时，电池与负极的连接容易断开，从而失去活性，损失容量；此外也存在一些安全隐患，因为树枝状的晶体容易破坏电池结构，引发电池内短路。所以，我们希望沉积出来的金属锂是大块的，这是把金属锂电池推向实用化的重要步骤。
目前电池领域对于如何控制金属锂的沉积还没有完整的认识，是因为电池电极表面存在的一层纳米厚度的钝化膜。这是一种由负极材料和电解液反应自发形成的膜，使得电池能够稳定运行，这层膜的组成、结构与性质又主要由电解液的性质决定，其质量的好坏也很大程度上决定了金属锂电极的性能。
在这项研究中，我们向电解液中加入了氧化锂纳米颗粒，它不仅通过增加钝化膜中无机物的比例来调控钝化膜的生成，改善钝化膜的性质，还能保持相对更好的分散性，使电解液在悬浊液状态保持更长时间，维持电池的稳定工作状态。在添加Li2O纳米颗粒的悬浊电解液中，金属锂沉积为块状。这种电解液设计思路能够拓宽现有的电解液研究范围，为新型高能量密度电池提供新的电解液解决方案。
目前，电解液的设计概念尚处在探索阶段，还需要完善优化各个方面。此外，这项设计和电解液溶剂和溶质设计是独立的，可以应用于新的电解液体系。若要走上产业化道路，如何保证悬浊电解液的稳定性是接下来需要解决的问题。