KAIST于4日表示，生命化学工程系Lee Jinwoo教授和Lim Seonggap教授团队开发出一种厚度仅15纳米的超薄聚合物界面层，可在不改变电解液组成的前提下，改善无负极锂金属电池的界面稳定性，并提升电池循环寿命与运行安全性。

无负极锂金属电池在负极侧不使用石墨或预置锂金属，而是直接采用铜集流体，因此被视为下一代高能量密度电池方案之一。与传统锂离子电池相比，这类电池的能量密度可提高约30%至50%，同时具备制造流程更简化、成本更低等优势。

不过，这类电池在首次充电时，锂会直接沉积在铜表面，容易导致电解液被快速消耗，并形成不稳定的固态电解质界面膜（SEI膜），进而加速性能衰减，缩短电池寿命。

针对这一问题，研究团队并未从调整电解液配方入手，而是转向电极界面设计。团队采用iCVD（引发剂化学气相沉积）工艺，在铜集流体表面沉积均匀的超薄聚合物界面层。研究团队介绍，该界面层可调节电极与电解液之间的相互作用，从而更精细地控制锂离子传输及电解液分解路径。

据介绍，这一新型聚合物层与电解液溶剂不易混溶，因此可促使电解液中的盐组分优先分解，而非溶剂分解。传统体系中，溶剂分解往往会生成以有机成分为主、稳定性较差的SEI膜，导致锂沉积不均，并诱发针状枝晶生长。采用新方法后，电极表面可形成以无机组分为主、稳定性更高的SEI膜，从而同时抑制电解液消耗和SEI膜过度生长。

研究团队还通过原位（operando）拉曼分析和分子动力学（MD）模拟，对其作用机理进行了验证。结果显示，电池运行过程中，电极表面会形成富含阴离子的局部环境，进而促进稳定无机SEI膜的生成。

从工艺角度看，该技术仅需在电极表面增加一层超薄薄膜，无需调整现有电解液配方，因此与现有制造流程兼容性较高，新增成本压力也相对有限。研究团队表示，iCVD工艺可支持卷对卷连续生产，适用于大面积制造，具备产业化放大潜力。

Lee Jinwoo教授表示，这项研究的意义在于提出了一种可通过电极表面设计调控电解液反应和界面稳定性的设计思路，相关技术有望加快无负极锂金属电池在电动汽车和储能系统（ESS）等下一代高能量电池市场的商业化进程。

本项研究由KAIST生命化学工程系博士生Lee Juhyun和博士后研究员Kim Jinwook为共同第一作者。相关成果已于2025年12月10日发表于能源领域学术期刊《Joule》。