随着电动汽车和规模化储能技术的快速发展，人们对高能量密度与高安全性的电池体系提出了更高要求。全固态锂金属电池由于采用不可燃固态电解质并结合高比容量的锂金属负极，被认为是下一代电池的重要发展方向。其中，硫化物固态电解质因其接近液态电解质的高离子电导率及良好的加工性能而备受关注。然而，这类电解质在与锂金属负极接触时易发生还原分解，形成Li₂S、Li₃P等低离子电导率产物，导致界面阻抗升高、锂沉积不均匀及枝晶生长，严重制约了电池的应用。

　　图 1. 双阳离子（Ag+,W4+）引入电解质提升电解质与锂金属间稳定性原理示意图。

　　目前，研究者通常通过负极保护层构筑或电解质表面包覆等方式改善界面稳定性，但这类方法往往工艺复杂，有的还会牺牲电解质的离子传输能力。那么能否从电解质入手，通过简单的方法构建一种既具备高离子电导率，又能稳定与锂金属间界面的固态电解质呢？
　　针对上述问题，南京大学周豪慎教授与何平教授团队提出了一种双阳离子预置协同调控策略，在硫化物电解质中同时引入Ag⁺和W⁴⁺，构建了Li_5.5−x+yAg_xW_yP_1−yS_4.5Cl_1.5（LAgWPSC）硫化物电解质。其中，Ag⁺和异价W⁴⁺的引入能调控晶体结构与锂离子迁移行为。理论计算与固态核磁共振等结果表明，该策略可有效提高Li^⁺载流子浓度并削弱其与晶格的相互作用，从而显著促进锂离子传输，使电解质在室温下实现超过10 mS cm^⁻1的高离子电导率。
　　

       进一步研究发现，该电解质在电池循环过程中可实现从界面到负极体相的原位自适应调控：一方面，电解质中部分 Ag⁺ 会迁移至锂金属表面并与锂金属结合形成均匀的 Li-Ag 合金负极，从而引导均匀的锂沉积与剥离；另一方面，而 W 则在界面处原位转化成兼具高离子电导率与低杨氏模量的LiWS₂层，有效降低界面阻抗并缓解界面应力。这种体相与界面协同调控机制显著提升了电解质与锂金属负极间的界面稳定性与反应动力学。

　　图 2. 基于 LAgWPSC 电解质的 Li//NCM811 全固态锂金属电池的电化学性能。（a）全固态锂金属电池结构示意图；（b）在 15 MPa 堆压下，不同电解质的离子电导率测试图；（c）Li|LAgWPSC|NCM811 电池倍率性能及对应的（d）不同倍率下的充放电曲线；（e,f）在 1C 倍率下和（g,h）在 2C 充电/4C 放电倍率下电池的循环性能及其对应的充放电曲线；（i）正极载量17.8 mg cm^⁻2时，电池在 0.2C倍率下的长循环稳定性；（j）Li|LAgWPSC|NCM811 电池在 -30℃（0.1C）时的循环性能。

　　得益于上述设计，电解质的临界电流密度提升至3.2 mA cm^⁻2，并可在0.5 mA cm^⁻2/0.5 mAh cm^⁻2条件下稳定循环超过4000小时。在全电池测试中，基于该电解质构建的 Li//NCM811 全固态锂金属电池同样表现出色：在 2C充电/4C（3.0 mA cm^⁻2）放电的高倍率条件下循环 1100 圈后容量保持率仍达 82.7%；其次，在高载量（3.1 mAh cm^⁻2）和  -30℃低温和 15 MPa 低堆压等苛刻条件下，该电池体系依然能够稳定工作，显示出良好的实际应用潜力。该研究通过电解质本体设计实现了对锂金属负极体相与界面的自适应调控，为兼顾高离子电导率与界面稳定性的硫化物电解质设计提供了新思路，对推动高能量密度全固态锂金属电池在复杂工况下的应用具有重要意义。
　　相关工作以"Self-Adaptive Superionic Electrolytes via Multiple-Cation Modulation for All-Solid-State Lithium-Metal Batteries"为题，于2026年3月16日发表在《Journal of the American Chemical Society》上（DOI: 10.1021/jacs.5c20920）。南京大学现代工程与应用科学学院周豪慎教授为论文通讯作者，2021级直博生何智颖为第一作者。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。