作为推动交通电气化、引领社会向绿色与可持续方向转型的关键技术，极速快充（XFC）技术已在全球学术界和产业界获得广泛关注。该技术不仅能有效缓解用户的“充电焦虑”，加速电动汽车、电动飞机等电气交通工具的普及，也是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要技术路径。但现阶段，该技术仍难以满足电动交通工具对分钟级充电的需求，成为阻碍电气交通大规模发展的关键瓶颈。XFC技术的突破有望彻底重塑用户体验、推动产业变革，并进一步加速全球能源结构转型。因此，系统梳理当前XFC技术的研究进展，对推动该技术持续发展具有至关重要的意义。2025年10月，北京理工大学吴锋院士、李丽教授团队聚焦于XFC电池技术，以“Extremely Fast-Charging Batteries: Principle, Strategies, Detection, and Prediction”为题在国际顶级期刊《Chemical Reviews》（影响因子：55.8）上发表综述文章，全面系统梳理了XFC技术面临的关键挑战，以及近年来在提升其性能与安全性方面取得的进展。北京理工大学叶玉胜教授、陈人杰教授、李丽教授为论文的通讯作者，材料学院博士研究生刘浩为第一作者、赵利媛实验师为共同第一作者。文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5c00203。

图1 XFC电池在电气交通领域的应用及本综述论述内容的示意图

本综述系统总结了锂电池在快充领域的理论基础与调控策略，阐述了智能监测技术在保障快充安全与性能中的重要作用，并总结了电池快充健康与寿命的精准预测方法（图1）。通过跨学科融合，旨在深化对XFC技术发展、潜在解决方案及前景的理解。最后，本综述讨论了推动XFC技术未来发展的关键研究方向。

图2 XFC技术的发展现状

统计数据显示，尽管电动汽车的市场占有率持续攀升，针对快充锂离子电池的科学研究也日益活跃，但距离实现“XFC”目标，即在15分钟内为电池充入80%电量，仍面临严峻挑战。与此同时，随着以电动垂直起降飞行器与无人机为代表的低空经济迅速崛起，市场对XFC技术实现关键突破的需求愈发迫切，亟需通过技术升级加速低空经济的商业化进程。

图3 低空经济的交通载具及市场规模发展情况

本综述系统阐述了当前电池在实现XFC过程中面临的主要局限，总结了其多尺度物理化学过程之间存在的内在矛盾，并探讨了不同尺度下的快充电池设计策略，以促进对XFC技术更深入的理解与进一步发展。文章还重点分析了实时、无损的电池监测方法与先进表征技术。这些手段对准确评估电池健康状态、识别失效模式及规避安全风险具有关键作用（图4），所获取的信息对从事电池研发与应用的研究人员、工程师及制造商也具有重要参考价值。为实现电池的主动安全预警，本综述进一步探讨了适用于快充电池的多维风险预测方法。精准预测需依托先进的数据驱动模型与智能技术，从而将电池运行严格控制在安全边界内，显著提升XFC应用场景下的安全性与可靠性。

图4 XFC电池中可监测的参数/行为及各类监测方式

为实现下一代电池技术的突破，XFC的发展亟需融合材料工程、机械设计、计算建模与人工智能等多学科的交叉力量。基于此，研究团队从快充标准化、动力学限制步骤识别、多维协同策略优化以及先进技术集成等多个维度，提出了未来XFC技术的重点研究方向，旨在推动电池向更快速、高效、安全与智能的方向发展。

课题组在前期研究中重点围绕高功率/快充型电池方面开展了一系列工作，部分代表性工作如下：

1. The Critical Importance of Stack Pressure in Batteries, Nature Energy, 2025, 10, 1064-1073. (IF=60.1, 第一作者：李千雅博士，刘浩博士)（揭示堆叠压力对电池的重要作用）论文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-025-01820-x。

2. Recent advances and opportunities in reactivating inactive lithium in batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2024, 63(25): e202404554.（IF=16.9，第一作者：李千雅博士）（电池中非活性锂激活的最新进展和机遇）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202404554。

3. Coassembly of ultrathin lithium with dual lithium-free electrodes for long-lasting sulfurized polyacrylonitrile batteries, Nano Letters, 2025, 25(6): 2266-2274.（IF=9.1，第一作者：汪弘毅硕士）（超薄锂与双无锂电极共组装开发长效硫化聚丙烯腈电池，实现丰产元素基电极的应用）论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05550。

4. Low-Entropy and Fast-Li+-Conducting Electrolyte with Cascade Reaction-Induced Robust Interphase for Fast-Charging Lithium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(23), e202504116.（IF=16.9，第一作者：李瑶硕士生）（低熵电解质的级联反应诱导稳固界面相提升锂金属电池快充性能）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202504116。

5. Tiny-Ligand Solvation Electrolyte Enabled Fast-Charging Aqueous Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(14), e202423808. （IF=16.9，第一作者：尚妍欣博士后）（利用空间位阻来构建微小配体溶剂化结构提升水系电池快充性能）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202423808。

附作者简介：

刘浩，北京理工大学材料学院2023级博士，师从李丽教授、叶玉胜教授，主要研究方向为快充锂电池的功能电解液和界面设计。

赵利媛，北京理工大学先进材料实验中心实验师，致力于利用先进表征技术研究锂金属电池的表面和界面化学。

叶玉胜，北京理工大学准聘教授，博士生导师，国家海外高层次青年人才，发表学术论文100余篇，他引近10000次，H因子56。2018年至2023年在美国斯坦福大学崔屹教课题组从事博士后研究工作，围绕高功率/快充型锂（离子）电池开展创新研究，在Nature、Science、Nature Energy等期刊发表的多项研究成果被BBC News、MIT Technology Review、Science News、Science Daily、美国能源部新闻等报道。2023年6月入职以来，讲述《储能材料与技术》《能源材料》《先进碳材料（英）》《新能源与环境材料工程设计与应用》等本科生、研究生课程，参与新能源方向的教学项目，聚焦电源材料的结构设计与机理创新开展系统研究工作，在电源的自响应关键材料设计与制备、离子传质动力学、高性能电极-电解质界面构筑技术等方面取得重要创新成果。

陈人杰，北京理工大学教授，博士生导师。国家级领军人才，英国皇家化学学会会士、中国工程前沿杰出青年学者等。主要从事多电子高比能二次电池新体系及关键材料、新型离子液体及功能复合电解质材料、特种电源用新型薄膜材料与结构器件、智能电池及信息能源融合交叉技术等方面的教学和科研工作。

李丽，北京理工大学教授，博士生导师。国家级领军人才，英国皇家化学学会会士等。长期从事新型绿色二次电池关键材料设计、废旧电池回收处理与资源化利用和绿色二次电池衰减机理与智能诊断等方面的教学和科研工作。