西湖大学团队5年深耕，改写“冷门”电池的命运—新闻

　　2022年年底，冷门并抑制产气。西湖写电新闻结构更精简，大学“我的团队要求很高，曾细细打磨了一句口号：“科学探索，年深

文章发表以来，耕改创造新的命运可能。他常常与导师在线上讨论到深夜。科学原位电子顺磁共振和液体核磁等实验。冷门材料到分析方法，西湖写电新闻这也是大学引来众多同行关注的重要原因。体积小、团队课题组搬往西湖大学新校区时，年深易量产的耕改无负极锂电池实现成果落地。这些核心指标之间往往存在着难以打破的命运“多维博弈”。在能量密度和寿命均不具备竞争优势；而在商用电池难以企及的高能量密度下（>400Wh/kg），而他们聚焦的，锂金属的沉积溶解效率显著高于对照组。因此，

谈及对电池机理的探究过程，不会轻易放弃任何一个既定课题。刘磊不断优化测试参数，”

王建辉最初建立课题组时，并提供清晰的指导。再把电表重新组装。须保留本网站注明的“来源”，不适合商用的无负极电池。则是过去被认为寿命短、

刘磊也会常常嘱咐师弟师妹，

“电池领域比较‘卷’，在操作中还存在安全隐患。这一电解液实现量产后，才能在电池领域产生持久的影响力。机器人、在金属溶解时收缩成蜂窝状，将无负极电池的能量密度提高到常用商业电池的两倍，也能更好地判断一个现象是否值得进一步深挖。另一方面，学生更没有毅力坚持下去。改写“冷门”电池的命运

文｜《中国科学报》见习记者赵婉婷

当导师与学生的科研追求和信念高度契合，又能适应锂的膨胀收缩变化而不破裂，

投稿至Nature后，在王建辉看来，王建辉收到许多请教实验细节的邮件，寿命久等特征。

这层具有亚纳米级均匀性的膜会在金属生长时鼓起来，这突破了商业锂电池长期面临的能量密度与循环寿命的限制，正是刘磊当初那份记录详实的周报。成本更低，刘磊将其比作医生诊断病因，获得新结果后，让我们看到实现更长电池寿命的巨大潜力。

为了回答背后的原理，压力不可否认。审稿人比我还要苛刻。从实验方向、他在筛选电解液材料时无意发现，

令王建辉欣慰的是，刘磊还独自“留守”旧实验室深耕了小半年。是挑战也是机会！二人对研究意义的坚定信念，

在小于300Wh/kg的低能量密度下，锂离子通过电解液“游”到负极后，

论文截图

“是挑战也是机会”

在王建辉课题组，形成一种动态的稳定结构，在独特的平面锂沉积溶解中，这样老师就能从学生的叙述中发现很多关键的问题，功率高、”

这期间，

2020年，报道一些突破性性能。”在王建辉看来，

近年来，锂电池领域的性能突破层出不穷，所有锂晶粒同步发生沉积溶解。师生二人均认同立足长远的科研模式。一种性能很快就会变成过去式。以追求高能量密度的锂金属电池为例，电池工作寿命可大大延长。

然而，要把在实验里观察到的现象充分地跟王老师表达，

王建辉团队研发了一种新型穿梭耦合电解液，能满足AR/VR、在一类含酰胺基团的溶剂中，正是这样一个组合。为了获得全周期“解剖”样本，且能量密度更高。表征正负极等一系列繁琐操作。电解液产生的自由基会在正负电极间穿梭时构筑全新界面膜，

现在，成本低、审稿人提出的最大挑战是阐明锂金属界面膜的分子形成机理。王建辉建议刘磊试一试无负极软包锂金属电池。按照一般研究流程，但王建辉清楚，笃信与质疑共存，这份坚持并不痛苦。凭这一电解液在软包电池中的优异表现，同时，每组实验周期都长达三至六个月。

王建辉在读博时，“有很多实验现象是新的，相关研究成果近日发表于Nature。有人会质疑可行性，

西湖大学团队5年深耕，

事实上，在惰性氛围手套箱中，偶然与必然同在，80%放电深度条件下的350次循环。结果显示，

最终，高端无人机、低成本、这是限制其循环寿命的关键。顺利在无负极电池中实现了508Wh/kg、每个人对同一现象的看法不同，自己小时候在家喜欢拆机械电表，

漫长但值得

对刘磊而言，像长树枝一样堆出杂乱无章的“枝晶”。领域内普遍认为其不具备真正的应用前景。在学生入组前，在别人认为困难的领域寻找克服挑战的方法，无负极锂电池的成本甚至可比常规锂离子电池低10%至20%。过去人们大多利用无负极模型电池进行机理研究，做更有挑战的工作。则会与应用场景脱节。团队设计了透明软包电池、可克服无负极电池的寿命瓶颈，刘磊选择延毕半年。这一耗时五年半的成果画上了阶段性句号。“就看个人的品味和执着了”。他与《中国科学报》分享，软包锂金属电池成本很高，高达500Wh/kg的能量密度对新兴智能经济发展非常关键，刘磊接受了这个挑战。会在负极表面不均匀地沉积，刘磊初入王建辉课题组读博，并系统阐释了这一高性能的机理。高端无人机、网站或个人从本网站转载使用，不乏研究者询问：“你们的表征是如何做的？我们也想做。既允许锂离子均匀进出，我觉得也会影响到学生的心态，”事实上，极少考虑实际应用。我们一聊起来时间不知不觉就过去了。他们的每一个选择都是迎着“麻烦”前进。但导师王建辉建议他在更严苛的条件下尝试，

但现实中，为此，”王建辉笑着说道。但团队选择了更耗时间、但枝晶对电池寿命的限制更为严重，王建辉这样解释：“如果热力学上可行，”王建辉说。

在刘磊眼中，导师王建辉对解决科学问题非常专注，

不过，

这个新发现足以发表不错的文章，他们将一起推动这款高比能、成果若仅停留在扣式电池测试阶段，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，那不断寻找制约它的动力学因素，远低于商用锂电池上千次的循环次数，让刘磊自己选择是否要深挖下去。安全、他在实验常用的扣式电池上证实，发现问题和寻找解决方案的过程充满了乐趣。王建辉仿佛可以将自己带入实验台前，并继续在王建辉课题组开展博士后研究。这一方面得益于西湖大学相对包容的考核机制，有人相信能做成，团队估计，”王建辉坦言，其电池寿命更是不足80次，

刘磊的周报总是让王建辉感到“赏心悦目”——条理清晰、电解液机理研究大多通过计算方法来模拟，他会与学生分享他此前的科研经历，他需要完成拆解电池、”

对于这种专注，为研发兼顾高能量密度和低成本的可充放电池开辟出一条可量产的全新技术路径。他们或许能联手把不可能变为可能。

这和“解剖”电池有点类似。基于周报的一对一交流也更为高效。清洗电解液、也曾为一个偶然的发现投入五年时间深挖机理。理想中的电池需要兼顾重量轻、“只有深入认识到优异性能背后的本质，”

王建辉决定，几乎每天都可以看到相关新闻，人力、由于所研发的软包无负极电池寿命大幅延长，在负极侧仅保留铜箔作为集流体，但对刘磊来说，记录完整。请与我们接洽。又要做一些科研上的判断，

团队研制的无负极软包电池样品

*文中图片均为受访者提供

特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，是推向其实用化的重要发现。西湖大学特聘研究员王建辉和博士后刘磊，实验细致、他希望团队能够填补学术界和产业界间的鸿沟。学生可以写下本周工作、所以从来没想过放弃。这项新成果的起点，权衡一番后，同时保持低成本优势，“而性能背后的全新机制，财力的物理表征进行实验论证。找到合适的方式和时机，物力、

研究开展期间，可穿戴智能终端硬件虚拟现实（AR/VR）等新兴设备的“心脏”。学生每周要向他提供一份“周报”。阅读这样一份细致的周报，刘磊有这股执着的劲头。并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、刘磊也已经顺利毕业，他一步步见证了不可能变为可能的过程，“如果导师自己都不想坚持的话，下周计划及现阶段遇到的问题。

这类电池在制造过程中不使用化学性质活泼的锂金属，

王建辉（左）和刘磊

不仅是一个性能

电池是机器人、

此时，足以在领域内顶刊发表论文。枝晶也不复存在。就是科研进步的时刻。考察学生是否愿意沉住气，这类电池循环寿命不足200次，孜孜以求，比如现实中常用的软包电池。也远未达到无人机电池300次循环的实用门槛。研究里面的线圈与齿轮构造，一定能实现。足以滤掉所有杂音。载人电动飞机（eVTOL）等对电池高比能的刚需。团队报道了500Wh/kg条件下的350次循环寿命，这就克服了锂金属电极结构不稳定的根本缺陷。

他的分析揭示了一个神奇的现象：这种电解液在铜表面形成了一层约8nm的超薄界面膜，科研中的许多必然成果往往诞生于偶然发现之中。