一到冬天，新能源汽车续航“大打折扣”是困扰无数电车车主的痛点之一。如果有一种电池，不仅能在-50℃的冰天雪地里稳定工作，还能在50℃的高温中保持高效，这将为我们的生活带来怎样的改变？
近日，宁波东方理工大学讲席教授、中国工程院外籍院士孙学良和工学部副教授李晓娜团队与合作者，为这一愿景提出了一种全新的解决方案。
针对下一代固态电池技术的关键问题之一——卤化物固态电解质与金属锂负极之间的“天生不和”，团队创新性地提出一种“化敌为友”的界面设计思路：利用固态电解质与锂金属之间的热力学不稳定性，通过精确调控电解质组分来引导原位形成有利的固态电解质界面层，使得全固态锂金属电池表现出优异的综合性能。相关研究成果以“Design for an Interface in Oxyhalide-Based All-Solid-State Lithium Metal Batteries”为题发表在化学领域顶刊《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）。
固态电池的“阿克琉斯之踵”
全固态锂金属电池具有高安全性与高理论能量密度的突出优势。然而，固态电解质与锂金属负极的界面不兼容性仍是制约其性能的核心瓶颈。
以性能优异的氧卤化物固态电解质为例，它具有较高的离子电导率，但与锂金属负极相容性极差，易被锂还原生成电子导电、离子绝缘的界面相，进而引发持续副反应、加剧界面阻抗，并诱发锂枝晶穿透风险，导致短路。
目前的常规做法是在中间插入一层“隔离墙”（铟箔/硫化物缓冲层），不仅复杂化了电池结构，亦引入了额外界面阻力。因此，摒弃缓冲层以实现氧卤化物与锂金属负极的直接稳定适配，并在高电流密度、高面容量及宽温域工况下稳健运行，已成为固态金属锂电池迈向实用化的关键突破口。
化敌为友，自发的界面调控
面对这一难题，团队反其道而行之——既然反应不可避免，为何不让它为我所用？
研究团队通过在氧卤化物电解质中掺杂氟化钇，巧妙地改变了反应的走向。当电解质与锂金属接触时，会原位自发生成一层由氯化锂、氟化锂和氧化钇等多种无机物组成的复合界面层（SEI）。这层界面就像一件量身定制的“盔甲”，它既能阻止电子继续“搞破坏”，又能让锂离子高效通行，从根源上解决了界面劣化和锂枝晶问题。
从实验室到应用：惊艳的性能表现
基于这一创新策略，团队构筑的全固态电池交出了一份惊艳的成绩单：
· 超长寿命：在10mA/cm²的电流密度下，锂锂对称电池能够稳定循环超过11000小时，展现了稳健的界面稳定性。
· 超强耐受：电池的临界电流密度高达12.7 mA/cm²，意味着其具备了优异的快充潜力。
· 超宽温域：全固态电池在 -50℃至50℃ 的极端温度范围内均能稳定运行，有望解决电池“畏寒怕热”的顽疾。
· 超强兼容：该体系可直接匹配商用的镍钴锰三元正极和高电压钴酸锂正极，且正极材料无需额外包覆改性，极大简化了全固态电池的制备流程，降低了成本。
国联汽车动力电池研究院博士、南阳理工学院数理学院青年教师吴艳龙为论文第一作者，有研（广东）新材料技术研究院&国联汽车动力电池研究院固态电池研究中心主任梁剑文、国联汽车动力电池研究院副总经理王建涛、宁波东方理工大学讲席教授、中国工程院外籍院士孙学良和宁波东方理工大学副教授李晓娜为共同通讯作者。
该研究得到了北京市自然科学基金、宁波市甬江人才引进计划、国家自然科学基金、国家青年人才支持计划和北京市科技新星计划等的资助。
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