这一研究成果已于近期发表在了《自然能源》杂志上。

　　锂金属电池是一种很有前途的技术，有可能满足高能量密度存储系统的需求。然而，由于这些电池中电解液不断分解，其库仑效率很低。库仑效率，又称电流效率，描述的是电子在电池中传递的效率。因此，具有高库仑效率的电池，具有更长的电池循环寿命。

　　简而言之，对金属锂负极一侧的稳定性来讲，最直接、合理的衡量指标是库仑效率，即沉积一定量的金属锂之后，有多少的金属锂依然能够被可逆、再次的使用的比例。

　　在锂离子电池中，锂离子在充电时通过电解质从正极移动到负极，放电时又移动回来。通过引入高能量密度电极，可以提高电池的能量密度。也正因为如此，科学家们用金属锂替换了石墨负极。然而，金属锂具有很高的反应活性，这减少了其表面的电解质。因此，库仑效率较差。

　　为了克服这一问题，科学家们开发了功能性电解质和电解质添加剂，它们形成了一层表面保护膜。但这种固体电解质间相影响着锂电池的安全性和效率。科学家们知道，如果他们改善了固体电解质间相的稳定性，那么他们就可以减缓电解质的分解，从而提高电池的库仑效率。

　　但是，即使有先进的技术，科学家发现很难直接分析固体电解质的相间化学。大多数关于固体电解质间相的研究都是采用间接方法进行的。这些研究提供了间接证据，因此很难开发具有高库仑效率的稳定电解质的金属锂。

　　在上述最新研究中，该研究团队利用了一个极易被忽略的“理论”。他们表示，如果他们可以在特定的电解质体系中提高锂金属的氧化还原电位，就可以减少电解质的热力学驱动力，从而实现更高的库仑效率。这种策略在锂金属电池的开发中很少应用。

　　东京大学化学系统工程系教授Atsuo Yamada说，“根据电解质的不同，金属锂的热力学氧化还原电位变化很大，这是影响锂金属电池性能的一个简单但被忽视的因素。”

　　“根据我们的研究结果，我们很容易就开发出了几种能产生高库仑效率的电解质。我们的工作有可能为下一代锂金属电池电解质的设计提供新的机会。”他补充说。

　　研究小组研究了金属锂在74种电解质中的氧化还原电位，并在所有电解质中引入了一种叫做二茂铁的化合物。经过一系列测试，该团队证明了金属锂的氧化还原电位与库仑效率之间存在相关性。通过提高金属锂的氧化还原电位，获得了较高的库仑效率。

　　展望未来的工作，研究团队的目标是更详细地揭示氧化还原电位变化背后的合理机制。研究人员说，“我们将设计保证库仑效率大于99.95%的电解液。即使使用先进的电解质，金属锂的库仑效率也不到99%。然而，锂金属电池的商业化至少需要99.95%。”

（文章来源：财联社）