锂金属负极因理论容量高（3860 mAh/g）、氧化还原电位低（-3.04 V vs 标准氢电极），被视为实现"500 Wh/kg 以上高能量密度电池"的 "终极负极材料"。 然而，锂金属极高的反应活性易导致电解液与负极发生不可逆副反应，且固体电解质界面（SEI）反复破裂重构，会持续消耗活性锂与电解液，尤其在 "薄锂，少电解液" 的实用条件下，电池会发生快速失效，这成为制约锂金属电池产业化的核心瓶颈。

为解决锂金属负极可逆性的问题，南京大学周豪慎教授与何平教授团队提出了一种压缩溶剂化结构电解液。通过引入1,2二氯乙醚到高浓度的LiFSI-DME电解液中，锂离子与阴离子的间距被压缩，促使更多阴离子进入溶剂化团簇，最终在局部溶剂相（DME）中实现了16 M的超高锂盐浓度。这种"阴离子主导的压缩溶剂化结构，既显著提升电解液对锂金属的抗还原稳定性，又能加速 FSI⁻阴离子分解，快速形成均匀、致密的 SEI 层。

图1. 压缩溶剂化结构电解液示意图

图2. 锂金属稳定性及锂沉积/剥离可逆性。 a)  Li||Cu 电池中电解液在 0.5 mV/s 扫速下的循环伏安曲线。b) 锂金属负极（LMN）在 0.5mA/cm² 电流密度、1mAh/cm² 容量下，全沉积 / 全剥离模式的库伦效率（CE）。c) 采用改进的 Aurbach 法测试的锂金属负极库伦效率。d) 薄锂Li||Li 对称电池在1 mA/cm² 电流密度、3 mAh/cm² 容量（放电深度 DOD = 75%）下的循环性能。e ) 本研究锂金属负极库伦效率与已报道先进电解液的对比。

压缩溶剂化结构电解液对锂金属负极表现出更弱的反应活性与更好的钝化能力。在Li||Cu半电池中实现了超过99.9%的平均沉积剥离库伦效率，这一数值是现有报道的锂金属负极库伦效率最高值之一。由20微米薄锂组成的锂锂对称电池在放电深度75%的情况下可以稳定循环超过1800小时。

图3. 510.3 Wh/kg 锂金属软包电池的电化学性能。a 软包电池中所有电池组分的质量分布。b 锂金属软包电池的详细参数。c 锂金属软包电池先以 0.1 C 充放电进行初始 2 圈活化后，再以 0.1 C 充电、0.25 C 放电的循环性能（1 C = 0.55 A）。

通过仔细优化锂金属软包电池的各项参数，我们构筑了能量密度超500 Wh/kg的锂金属软包电池。采用压缩溶剂化结构电解液，该软包电池实现了超110次的稳定循环。

相关工作以"Advancing lithium metal electrode beyond 99.9% coulombic efficiency via super-saturated electrolyte with compressed solvation structure"为题，于2025年5月7日发表在《Nature Communications》上（DOI: 10.1038/s41467-025-59563-y）。南京大学现代工程与应用科学学院周豪慎教授与何平教授为论文通讯作者，2022级直博生杨伍桀为第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金等项目的资助，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室和南京大学储能材料与技术中心等单位的支持。