近日，中國科學家開發出一種陰離子調控技術，突破了全固態電池走向實用的最大瓶頸。相關研究成果發表在《自然-可持續發展》。
該突破由中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心研究員黃學杰團隊，聯合華中科技大學教授張恒團隊、中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員姚霞銀團隊完成，目前，已獲得中國發明專利授權，并正在申請國際專利。
全固態金屬鋰電池被譽為下一代儲能技術的“圣杯”，備受矚目。但它一直面臨一個棘手難題——固態電解質和金屬鋰電極之間必須保持緊密接觸，傳統做法要靠笨重的外部設備持續施壓，導致電池又大又重，難以投入實際應用。
在這項研究中，研究團隊找到了問題的癥結，即全固態金屬鋰電池中，鋰電極和電解質之間的接觸不理想，存在大量微小的孔隙和裂縫，這些問題不僅會縮短電池壽命，還可能帶來安全隱患。
為了解決這一問題，研究團隊開發出一種新技術——在硫化物電解質中引入碘離子。在電池工作時，這些碘離子會在電場作用下移動至電極界面，形成一層富碘界面。這層界面能夠主動吸引鋰離子，像“自我修復”一樣自動填充進所有的縫隙和孔洞，從而讓電極和電解質始終保持緊密貼合，使得全固態鋰電池的界面接觸不再依賴外部加壓。
更重要的是，基于該技術制備出的原型電池，在標準測試條件下循環充放電數百次后，性能依然穩定優異，遠遠超過現有同類電池的水平。
界面的“自我修復”過程。中國科學院物理研究所供圖
美國馬里蘭大學教授、固態電池專家王春生評價認為，傳統技術需要施加超過5兆帕，即相當于50個大氣壓的外力，來維持界面穩定，這種嚴苛條件嚴重阻礙了其產業化進程。而這項中國團隊開發的創新技術，從根本上改變了這一困境，并從本質上解決了制約全固態電池商業化的關鍵瓶頸問題，在實現其實用化方面，邁出了決定性一步。
黃學杰表示，這種新設計不僅使全固態鋰電池的制造變得更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用，且初步研究結果顯示，這種技術有利于提升全固態金屬鋰電池的安全性未來。
“采用這項技術可以做出能量密度超過500瓦時/千克的電池，電子設備的續航時間有望提升至少兩倍以上，將加速高能量密度全固態金屬鋰電池的發展，未來有望在人形機器人、電動航空、電動汽車等領域大顯身手，帶來更安全、更高效的能源解決方案。”黃學杰說。
不過，黃學杰也指出，未來，量產化中困難預計會集中在工藝和裝備研發方面，還需要3至5年時間。
相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41893-025-01649-y
本文鏈接：中國科學家新突破，有望將電子設備續航時間提升兩倍以上http://m.sq15.cn/show-11-26879-0.html
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