中國儲能網(wǎng)訊：近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心黃學杰研究員團隊，聯(lián)合華中科技大學張恒教授團隊、中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所姚霞銀研究員團隊，開發(fā)出一種陰離子調(diào)控技術(shù)，能夠在電極和電解質(zhì)之間形成一層全新的界面。這層界面可以吸引鋰離子主動流動，像“流沙”一樣自動填充微小的縫隙或孔洞，實現(xiàn)自適應的緊密貼合。從此，界面接觸不再依賴外部加壓，一舉突破了全固態(tài)電池走向?qū)嵱玫淖畲笃款i。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·可持續(xù)發(fā)展》上。
全固態(tài)金屬鋰電池被譽為下一代儲能技術(shù)的“圣杯”，備受矚目。但它一直面臨一個棘手難題：固態(tài)電解質(zhì)和金屬鋰電極之間必須保持緊密接觸，傳統(tǒng)做法要靠笨重的外部設備持續(xù)施壓，導致電池又大又重，難以投入實際應用。
在這項研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)，全固態(tài)金屬鋰電池中，鋰電極和電解質(zhì)之間的接觸并不理想，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。
為了解決這一難題，研究團隊開發(fā)出一種新技術(shù)：他們在硫化物電解質(zhì)中引入了碘離子。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(zhì)始終保持緊密貼合。
更重要的是，基于該技術(shù)制備出的原型電池，在標準測試條件下循環(huán)充放電數(shù)百次后，性能依然穩(wěn)定優(yōu)異，遠遠超過現(xiàn)有同類電池的水平。
這種新設計的優(yōu)勢非常明顯：它不僅制造更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用。他們特別強調(diào)，采用這項技術(shù)未來可以做出能量密度超過 500 Wh/kg 的電池，這樣一來，電子設備的續(xù)航時間有望提升至少兩倍以上。
美國馬里蘭大學固態(tài)電池專家王春生教授在評價發(fā)表于《自然·可持續(xù)發(fā)展》的這項成果時表示，“該研究從本質(zhì)上解決了制約全固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸問題，為實現(xiàn)其實用化邁出了決定性一步?！?“傳統(tǒng)技術(shù)需要施加超過5 MPa（相當于50個大氣壓）的外力來維持界面穩(wěn)定，這種嚴苛條件嚴重阻礙了其產(chǎn)業(yè)化進程。而這項中國團隊開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)，從根本上改變了這一困境?！?/span>
這項突破將加速高能量密度全固態(tài)金屬鋰電池的發(fā)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。
