近日，宁德时代21C创新实验室欧阳楚英、王瀚森团队独立完成的锂金属电池研究成果发表于国际顶级期刊《Nature Nanotechnology》，题为《Application-driven design of non-aqueous electrolyte solutions through quantification of interfacial reactions in lithium metal batteries》。该研究通过多尺度表征技术，首次定量解析了醚类电解液中锂盐与溶剂的分解路径，并提出了一种新型电解质设计方案，显著提升了锂金属电池的循环寿命。值得关注的是，研究中关键的气体溶解性测试数据由元能科技（IEST）的GVM2200原位产气体积分析仪精准完成，为揭示电池失效机制提供了重要支撑。

研究背景：锂金属电池的挑战与机遇

锂金属电池因其极高的能量密度被视为下一代储能技术的核心，但其商业化面临两大难题：

1、锂金属与电解液的副反应：持续形成的固态电解质界面（SEI）会消耗活性锂和电解液，导致电池失效。

2、电解液分解机制不明确：传统研究缺乏对界面反应的定量分析，难以指导电解质优化。

为此，研究团队结合滴定-质谱联用（T-DEMS）、萃取-色谱分析（E-G&IC）以及元能科技GVM2200原位测试技术，首次实现了对电解液分解路径的定量追踪。

GVM2200的关键作用：CO₂溶解性定量分析

研究中，团队发现正极侧DME溶剂的氧化会生成CO₂，并通过“电极间串扰”迁移至负极，与锂反应生成Li₂CO₃（反应式：4Li + 3CO₂ → 2Li₂CO₃ + C）。这一过程是导致活性锂损失的重要原因。

元能科技GVM2200通过阿基米德原理实时监测电解液中CO₂的溶解体积变化，精准量化了气体溶解度数据。该结果与理论模拟相互验证，明确了CO₂串扰对电池性能的影响，为后续电解质设计提供了关键参数。

创新电解质设计：从机理到应用

基于上述发现，团队提出“高盐浓度+低粘度稀释剂”的电解质优化策略：

1、最大化LiFSI含量：提升盐浓度以延缓锂离子耗尽；

2、引入低分子量稀释剂（如BTFE、苯）：在保持高离子电导率（4.1mS/cm）的同时降低粘度（3.3mPa·s）。

采用优化后的电解液（LiFSI-1.2DME-3BTFE），20μm锂负极||NMC811电池在贫电解液条件（2.1g/Ah）下实现483次循环（容量保持率77%），较传统配方提升80%以上。

IEST元能科技：为前沿研究提供精准工具

本研究充分展现了GVM2200原位产气体积分析仪（如下图）在高水平科研中的价值：

高灵敏度：可检测微量气体溶解导致的体积变化，适用于电解液副反应研究。

兼容性广：满足锂金属电池苛刻的实验环境需求。

数据可重复：为理论模拟和工程化设计提供可靠实验基准。

元能科技持续致力于为能源材料研究提供原位表征解决方案，助力学术界与产业界突破电池技术瓶颈。

关于元能

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