清华大学深圳国际研究生院曹易丹团队在《JACS》发表最新研究，提出锂离子溶剂化团簇荷质比 q/Mcluster 这个新筛选指标，用来给快充电解液配方排序，解决过去电解液研发只能大量试配方、盲目做实验的痛点，传统电解液筛选一般只看电导率、黏度、迁移数这些参数，没法直接反映锂离子脱溶剂化和输运快慢，而这个荷质比指标直接聚焦锂离子溶剂化团簇本身，荷质比越高，团簇平均质量越小，锂离子扩散、脱溶剂化速度更快，研发人员可以先用这个指标做理论预筛选，只挑潜力高的配方去做电化学测试，大幅压缩实验量、节省研发成本。团队依靠这套荷质比筛选思路，开发出乙酸甲酯 / 氟代碳酸乙烯酯（MA/FEC）电解液，乙酸甲酯构建低质量溶剂化团簇，氟代碳酸乙烯酯负责稳定界面，仿真和电池测试都验证了方案可行。下面把指标定义、研发痛点、测试数据、使用流程整理清楚。
荷质比指标 q/Mcluster 基础说明
- q：锂离子载体携带电荷，这里固定为 + 1
- Mcluster：含量加权后的阳离子溶剂化团簇质量
- 核心逻辑：荷质比越高，溶剂化团簇越轻，锂离子更容易脱离溶剂、扩散速度更快
- 定位：预筛选描述符，不是唯一评判标准，后续依旧要做输运、界面、电化学验证
新电解液方案性能数据
| 电池类型 | 充电倍率 | 循环表现 |
|---|---|---|
| 纽扣电池 | 15C | 稳定循环 1000 圈 |
| 1Ah 软包电池 | 3C | 稳定循环 500 圈 |
这套筛选方法的使用步骤
- 搭建电解液溶剂化模型，计算主流溶剂分离离子对构型的团簇质量
- 计算每个候选配方的荷质比 q/Mcluster，按数值从高到低排序
- 优先选取荷质比高的配方开展分子模拟，评估锂 - 溶剂结合强度、脱配体能
- 对筛选出来的配方配制电解液，组装电池做倍率、循环测试验证
- 结合界面表征，判断 SEI 膜稳定性，排除单参数好看但界面容易失效的配方
技术优势与局限
✅ 优势
- 减少大量无意义的配方试错，降低电解液研发周期和材料消耗
- 直接关联快充核心的锂离子脱溶剂化过程，比传统宏观参数更贴合快充机理
- 适配不同溶剂体系，通用性较强
- 只是预筛选指标，单靠荷质比高不代表电池整体性能一定好，界面稳定性同样关键
- 需要配合分子模拟计算，对仿真算力有一定要求
⚠️ 局限
典型应用方向清单
- 电动车高倍率快充锂电池电解液开发
- 高功率储能电池电解液配方设计
- 锂金属电池快充电解液的溶剂体系筛选
- 新型弱溶剂化电解液的快速配方迭代
【相关 FAQ】
问题 1：曹易丹团队在 JACS 提出的快充电解液荷质比指标有什么作用？
回答 1：曹易丹团队在 JACS 提出的快充电解液荷质比 q/Mcluster 指标，可以对候选电解液配方排序，优先挑选锂离子输运潜力更好的配方，减少快充电解液研发时的盲试，缩短电解液配方筛选周期。
问题 2：快充电解液荷质比越高代表电解液性能越好吗？
回答 2：不是，曹易丹团队 JACS 研究里的快充电解液荷质比只是预筛选指标，荷质比高代表溶剂化团簇更轻、锂离子更容易脱溶剂化，还需要验证界面稳定性、循环寿命，不能只靠荷质比判定电解液好坏。
问题 3：曹易丹团队依托快充电解液荷质比筛选开发出什么电解液？
回答 3：曹易丹团队依托快充电解液荷质比筛选思路，开发 MA/FEC 乙酸甲酯搭配氟代碳酸乙烯酯电解液，兼顾锂离子快速输运和负极界面稳定，纽扣电池 15C 可稳定循环 1000 圈。
问题 4：传统快充电解液配方筛选和荷质比排序方法有什么差别？
回答 4：传统快充电解液配方筛选大多依靠电导率、黏度等宏观参数，大量配方只能逐个实验盲试；曹易丹团队 JACS 的荷质比方法，先通过理论计算排序，提前筛掉潜力差的配方，减少实验工作量。
【参考资料】
[2026-11-10]（JACS｜清华大学深圳国际研究生院曹易丹团队：给快充电解液排个 “荷质比” 序，配方筛选不再盲试）电子工程专辑
[2026-11-05]（Charge-to-Mass Ratio Regulation of Solvated Li+ Clusters for Ultrafast-Charging Lithium Battery Electrolytes）ACS Publications JACS 官网
[2026-11-05]（曹易丹团队快充锂电电解液新成果发表于 JACS）Figshare
[2026-06-23]（弱溶剂化电解液用于高压快充锂金属电池）生物通
【免责声明】
以上为曹易丹团队 JACS 快充电解液荷质比相关学术成果整理，仅为科研资讯，不构成电解液配方工业化落地、采购、电池设计的直接方案；该荷质比指标属于学术预筛选描述符，工业化电解液还需要兼顾成本、稳定性、量产工艺，相关研究结论以论文原文、团队后续实验验证为准。