北京时间2026年2月13日，上海交通大学变革性分子前沿科学中心李俊团队在《科学》（Science）上在线发表题为“Enhanced Li-ion diffusion improvesN2-to-NH3current efficiencyat 100 mA cm-2”研究论文，研究团队首次报道了在常温常压连续流条件下，100 mA cm-2高电流密度和21%高能效的稳定电合成氨新体系，为绿氨规模化生产提供了颠覆性技术路径。

锂介导氮还原合成氨技术面临的核心挑战在于SEI层离子传导率低下，导致高电流密度下锂离子传输受阻。为突破这一瓶颈，研究团队创新性地设计了一种功能分层的混合SEI结构：通过构建具有低离子结合能的外层促进锂离子去溶剂化，同时在富含离子传导域的内层实现高效锂离子传输。

该设计成功将锂离子通量提升两个数量级，在连续流反应体系中实现了100 mA cm-2的高电流密度下稳定运行。值得注意的是，传统电解体系在超过8 mA cm-2时就会因SEI层锂离子耗尽导致反应界面急剧收缩，而新型混合SEI结构有效维持了反应界面的稳定性，使电流-氨转化效率获得显著提升。这一突破为发展高效锂介导合成氨技术提供了关键材料设计策略。

团队表示，本研究通过流动电解池系统验证了理论预测，首次在常温常压100 mA cm-2电流密度下实现98%法拉第效率与21%能量效率，并具备50小时连续运行的稳定性，为发展可再生能源驱动的分布式合成氨技术奠定了理论和实验基础。这些发现不仅适用于电化学固氮领域，其揭示的离子传输调控机制对金属空气电池、固态电解质电池等新能源器件开发同样具有指导意义。

上海交通大学变革性分子前沿科学中心李俊副教授和苏州大学程涛教授为论文通讯作者。变革性分子前沿科学中心博士后张强、变革性分子前沿科学中心访问博士生李华敏、苏州大学博士生于沛平和变革性分子前沿科学中心博士生刘鹏宇为论文第一作者。

头图为李俊团队合影。校方供图