储能电池对可再生能源稳定利用至关重要，但其寿命和倍率性能需提升。无锂正极材料优势显著，但与传统石墨负极配对时因缺乏活性锂离子无法正常运作。近日，复旦大学高悦团队在国际知名期刊《Advanced Materials》上发表题为“Long-Lifespan and High-Rate Energy Storage Enabled by Lithium-Free Batteries with External Li Supply”的文章，探讨了无锂电池外部供锂所需条件及影响，为电网规模储能应用提供了可行策略。

该研究探讨了无锂正极材料在锂离子电池体系中的应用挑战，并通过外部供锂实现无锂电池在长寿命和高倍率应用中的突破。传统补锂剂存在分解电压过高、电化学转化不完全及残留固体副产物等问题。本研究采用三氟甲磺酸锂(LiSO₂CF₃)作为电解液添加剂，应用于石墨|TiS₂软包电池体系，在3.8V电压下稳定电化学分解，为体系供应锂离子，且分解后无固体残留物，解决了副产物累积问题，有利于电池长期稳定运行。

电极结构完整性对电池长期稳定循环至关重要。传统正极补锂添加剂会破坏电极导电网络，负极补锂剂则影响电极完整性。本研究将LiSO₂CF₃作为电解液添加剂引入，通过电子显微镜及超声成像分析，其供锂过程不会对电极结构造成损伤。

电极界面组成是决定电池长周期循环稳定性的另一关键因素。本研究利用X射线光电子能谱(XPS)分析表明，外部供锂过程不会在正极侧引发额外副反应，供锂过程中释放的锂离子成功嵌入石墨负极中，为电池循环提供了活性介质。

基于LiSO₂CF₃的外部供锂策略，使石墨|TiS₂软包电池在10C电流密度下实现超过14,000次的循环寿命，满足了电网级储能对快速响应、长寿命及低运行成本的多重需求。该研究不仅为无锂电池发展提供了可行技术路径，也为推动绿色、经济、高效的储能体系建设开辟了新方向。

高悦为复旦大学教授、国家重点研发计划首席青年科学家、海外优青，2018年在美国宾夕法尼亚州立大学获博士学位，2020年12月加入复旦大学高分子科学系，在有机和高分子材料调控电池电化学过程领域开展了系列研究工作，主持承担多项国家自然科学基金，并获评多项荣誉。