MIT通过缩小电解质分子而非重新设计，打破了电池的一项权衡

钠金属电池之所以有吸引力，是因为钠的储量约为锂的1,000倍，每磅成本约为锂的百分之一，但钠金属反应性极强，因此很难在同一块电池中同时实现长期稳定性和快速充放电。电解质——在电极之间输送带电离子的组分——通常是瓶颈：大多数电解质会与电极发生反应，生成不溶性化合物、阻碍离子传输，最终使电池失效。

2021年，同一个MIT研究团队发现了DMTMSA，这是一种在锂电池中于两个电极上都能保持稳定的磺酰胺溶剂，团队负责人Ju Li称其“神奇地稳定”。对于钠电池而言，悬而未决的问题是：一种相关分子能否在保持这种稳定性的同时，体积又足够小，从而快速输运钠离子——因为体积较大的溶剂分子会拖慢离子传输，就像大行李箱会拖慢一个人在人群中穿行一样。

团队没有进行广泛搜索，而是把搜索范围限定在“同系”分子上——即与DMTMSA在结构和电子性质上相似的分子——理由是同一族系的成员更有可能保持稳定性。博士生Chia-Wei Hsu构建了一种AI引导的算法，在24小时内生成了100,000个候选分子，再按形状和电子性质标准将其缩小到200个，然后从中挑选出27个具有代表性的候选分子，在匹配条件下进行实验室测试。

27个候选分子中体积最小的DMFSA在两个维度上都胜出：稳定性和快速离子传输。该团队目前正以DMFSA本身为起点，重复同样的同系搜索流程，希望找到更好的溶剂，并将这一底层方法——以分子大小和族系相似性作为搜索变量——视为一种可推广到钠电池之外的通用电解质设计原则。

只搜索与一种已知稳定溶剂在结构上相似的分子，然后挑选其中体积最小的一个

将候选分子限定为与一种已被证明稳定的溶剂在结构上相关的分子，意味着团队不必从零开始拿稳定性去赌速度——相似性起到了稳定性先验的作用。

通过计算生成100,000个候选分子并筛选到27个，意味着昂贵的一步——合成电解质并进行头对头测试——只需在一份短名单上进行。

在相同条件下测试全部27个入围分子，使比较成为对哪个权衡点胜出的公平、直接判读，而不是被不同实验设置混淆的结果。

一位独立研究者（麦吉尔大学的Jinhyuk Lee）称，这种基于大小和相似性的方法可推广到其他储能化学体系，而不限于这一体系。

当两种性质相互权衡时，应搜索与一个已知良好范例相关的分子，而不是搜索整个空间——固定族系、优化大小，就能把开放式搜索变成一份可测试的短名单。

这些发现由MIT团队的15名成员发表在《Joule》期刊上。该团队已进入第二轮同系搜索，以DMFSA而非DMTMSA作为新的参照点，目标是找到一种在稳定性和充电速度两方面都能进一步提升的溶剂。这项工作部分得到了韩国国家研究基金会资助和美国国家科学基金会研究生研究奖学金的支持，表征设备由MIT.nano提供。