固態電池商業化進程長期受阻,核心矛盾始終聚焦于固-固界面接觸難題。這一技術瓶頸導致離子傳輸效率低下,被業內視為制約固態電池實用化的"阿喀琉斯之踵"。傳統液態電池中,鋰離子如同在高速公路上疾馳的車輛,而固態電池的離子傳輸卻如同在石板路上跳躍,接觸面的坑洼與阻力嚴重制約著性能提升。
近日,中國科學院在固態電池領域取得雙重突破,為攻克界面難題提供了創新解決方案。中科院金屬研究所率先推出聚合物柔性電池方案,通過設計新型分子結構實現界面一體化,從材料本征特性上消除固-固接觸不良問題。與此同時,物理研究所聯合華中科技大學、寧波材料所的研究團隊,在《自然》期刊發表了更具顛覆性的研究成果——全固態金屬鋰電池技術。
該技術核心在于陰離子調控機制。研究團隊在硫化物電解質中引入碘離子,利用電場驅動作用使碘離子在電極界面形成動態富集層。這種"富碘界面"如同具有自我修復能力的智能材料,能夠自動填充微觀縫隙,使電極與電解質保持緊密接觸。實驗數據顯示,采用該技術的原型電池在數百次充放電循環后仍保持優異性能,能量密度有望突破500Wh/kg大關。
研究團隊開發的拓撲強化負極(TFA)技術同樣引人注目。通過構建親鋰骨架結構,將鋰沉積/剝離過程轉化為沿骨架的擴散輸運,使負極體積變化率降至傳統金屬鋰的40%,耐受壓力范圍擴展至0-50MPa。兩項技術協同作用,首次實現了零外壓條件下全固態金屬鋰軟包電池的穩定循環,這在國際固態電池領域尚屬首次。
這項突破性成果已獲得新華社等權威媒體關注。研究團隊形象地將碘離子調控技術比作"鐵砂掌",其動態自適應特性能夠在電池循環過程中持續維系界面緊密接觸。相較于傳統依賴外部加壓的解決方案,新技術通過材料本征特性實現界面自修復,為全固態電池的實用化掃清了最大障礙。
值得關注的是,中科院在固態電池領域采取了"雙軌并行"的研發策略。金屬所聚焦聚合物電解質體系,追求電池柔韌性與能量密度的提升;物理所聯合團隊則攻堅全固態金屬鋰體系,著力實現極致安全與高性能的平衡。這種多路徑探索模式顯著提升了技術突破的概率,為固態電池從實驗室走向量產奠定了堅實基礎。











