清华深圳国际研究生院刘明、贺艳兵团队在《Journal of the American Chemical Society（JACS）》发表新成果，只用一层二乙基次磷酸铝基阻燃涂层，就可以在锂金属表面原位生成多相富无机固态电解质界面 m‑SEI，同时解决锂枝晶疯长、电解液持续分解、热失控风险三大痛点，改写传统锂金属负极界面的设计思路，这套界面自带锂离子捕获与快速传输协同机制，不用叠加多层复合膜，制备流程简单，对称电池在 4 mA cm⁻² 高电流密度下可以稳定运行 1000 小时，全电池长循环过程容量衰减速度明显压低，兼顾电化学性能与阻燃安全，给高比能锂金属电池落地提供一条更容易产业化的路线；过去很多方案要么单独做阻燃添加剂，要么单独人工包覆界面，两者很难兼顾，经常是提升安全就牺牲倍率、循环寿命，而这层涂层在充放电的时候自发转化成含 Li₃P、Li₃PO₄、LiAl₅O₈ 的多相无机界面，模量足够高，能够压住锂枝晶穿刺，同时磷铝组分可以捕获锂离子、降低脱溶剂化壁垒，就算电流拉得很高，锂离子也能均匀沉积，涂层本身自带自由基猝灭能力，一旦局部温度升高，就能打断链式燃烧反应，降低电芯起火爆炸概率。锂金属之所以一直卡在商业化门槛，根源就是原生 SEI 不均匀、脆性大，锂反复析出剥离的时候界面不断开裂、修复，持续消耗电解液，长出尖锐锂枝晶，轻则快速掉容量，重则刺穿隔膜引发热失控；之前不少人工界面方案工艺复杂，多层涂布、严苛制备条件拉高量产成本，很难放到软包、圆柱电芯产线，而团队这套单层阻燃涂层，只需要简单涂覆，后续依靠电化学原位转化形成功能界面，工艺适配现有锂电产线，不需要大规模改造设备，材料成本可控。
- 核心涂层与界面关键指标清单
- 涂层原料：二乙基次磷酸铝（ADP）为主的单一层阻燃前驱涂层
- 原位生成界面：多相富无机 m‑SEI，包含 Li₃P、Li₃PO₄、LiAl₅O₈ 等组分
- 界面杨氏模量：17.14 GPa，足够抑制锂枝晶穿透
- 对称电池测试：4 mA cm⁻²，稳定循环时长可达 1000 h
- 核心机制：锂离子捕获‑快速输运耦合，降低脱溶剂化能垒
- 安全特性：高温释放含磷自由基，猝灭燃烧链式反应
- 不同锂金属界面方案对比简表
- 单层阻燃涂层制备与电芯验证步骤清单
- 将二乙基次磷酸铝搭配少量粘结剂配成均匀浆料，在锂箔表面薄涂形成单层前驱涂层。
- 在惰性气氛下干燥，除去溶剂，得到带阻燃预涂层的锂金属负极。
- 装配对称电池或者匹配磷酸铁锂、高镍正极组装全电池。
- 首次充放电过程，涂层和锂发生原位反应，转化成多相无机 m‑SEI。
- 依次开展长循环、倍率、阻抗、原位表征，确认界面组分与锂沉积形态。
- 开展热滥用测试，验证涂层抑制热失控、降低放热强度的效果。
- 优化涂厚、负载，向软包电芯放大验证。
- 这项成果现存局限清单
- 当前验证以小扣式电芯为主，软包大容量电芯长期稳定性还需要持续放大测试。
- 涂层厚度窗口比较窄，涂太厚会抬高界面阻抗，太薄难以实现全覆盖。
- 在超高负载正极、极端低温工况下，界面传输性能还有优化空间。
- 目前还处在实验室阶段，距离正式进入动力电池量产还有较长验证周期。
| 方案类型 | 工艺难度 | 枝晶抑制 | 阻燃能力 | 高电流稳定性 | 量产适配度 |
|---|---|---|---|---|---|
| 本次单层阻燃涂层 | 低，单次涂覆原位转化 | 优秀 | 自带阻燃 | 优秀 | 高 |
| 多层人工复合 SEI | 高，多次涂布 | 较好 | 需要额外阻燃组分 | 一般 | 偏低 |
| 电解液添加阻燃添加剂 | 无需涂布 | 偏弱 | 中等 | 容易恶化循环 | 中等 |
| 原生自发 SEI | 无额外工艺 | 很差 | 无阻燃 | 差 | — |
整体来看，这篇 JACS 的工作跳出 “安全和性能二选一” 的固有思路，一层涂层同时承担界面钝化、离子传导、阻燃防护三重任务；它最大价值不只是实验室数据好看，更是工艺简单，有机会在现有锂电产线上落地，推动高能量密度锂金属电池同时解决寿命与安全两大拦路虎。
常见问题
问题 1：JACS 清华深研院刘明贺艳兵团队单层阻燃涂层改写锂金属界面，这个涂层是直接充当 SEI 吗？
回答 1：并不是，清华深研院刘明贺艳兵团队这层 JACS 报道的单层阻燃涂层属于前驱层，在电池首次充放电时和锂金属原位反应，转化成多相富无机 m‑SEI，也就是真正发挥调控锂金属界面作用的固态电解质界面。
问题 2：JACS 报道的这层重塑锂金属界面的单层阻燃涂层，为什么可以同时兼顾循环和阻燃？
回答 2：清华深研院刘明贺艳兵团队设计的这层单层阻燃涂层，原位生成的多相界面拥有高模量压制锂枝晶，多无机相搭建快速锂离子通道，同时磷铝组分具备自由基猝灭效果，温度升高时打断燃烧链式反应，实现调控锂金属界面与阻燃一体。
问题 3：JACS 刊发的单层阻燃涂层重塑锂金属界面成果，对比其他人工 SEI 优势在哪？
回答 3：这套重塑锂金属界面的单层阻燃涂层只需要一次涂覆，不用多层堆叠，工艺简单适配现有产线；大部分人工界面只负责稳定锂沉积，而本方案把界面调控、离子输运、热安全防护整合在同一层，不会单独牺牲电池电化学循环性能。
问题 4：清华深研院刘明贺艳兵团队在 JACS 的单层阻燃涂层锂金属界面方案，什么时候能够装车使用？
回答 4：目前这篇 JACS 的单层阻燃涂层重塑锂金属界面成果还停留在实验室扣电验证阶段，后续还需要完成软包放大、老化、热滥用、量产良率等一系列严苛验证，暂时没有明确的装车时间表。
参考资料
[2026-11-10]（Multiphase Inorganic-Rich Interphases with Integrated Li-Ion Capture-Transport Ability for High-Rate Lithium Metal Batteries）JACS
[2026-11-11]（清华深研院刘明、贺艳兵团队：单层阻燃前驱层原位构筑稳定锂金属界面）新材料在线
[2026-11-12]（一层阻燃涂层同步实现锂金属界面稳定与热防护）能源学人
[2026-09-20]（二乙基次磷酸铝用于锂金属负极界面保护研究进展）中国储能网
[2026-08-05]（贺艳兵课题组锂金属负极人工界面保护系列进展）清华大学深圳国际研究生院官网
免责声明
本文仅整理 JACS 论文公开内容、科研媒体报道以及课题组公开研究进展，不构成电池材料投资、创业立项、采购选型建议；该单层阻燃涂层重塑锂金属界面方案目前以实验室研究为主，大容量电芯放大、长期老化、量产良率、成本控制都存在不确定性；实际电池性能会受涂覆工艺、电解液体系、正极匹配、封装工艺影响，产业化落地以后的效果以后续企业公开实测报告为准。