我國科學家在全固態金屬鋰電池領域取得重大突破,成功攻克了制約固態電池商業化應用的核心技術難題。這一進展不僅顯著提升了電池性能,更為新能源汽車續航能力帶來革命性提升,使單次充電續航里程有望突破1000公里大關。
傳統固態電池發展受阻的關鍵在于固-固界面接觸問題。鋰離子在充放電過程中需在正負極間遷移,但硫化物固體電解質與金屬鋰電極的物理特性差異顯著——前者硬如陶瓷,后者軟似橡皮泥。這種材料特性導致界面接觸不良,形成類似"陶瓷板粘橡皮泥"的結構缺陷,嚴重影響離子傳導效率。
針對這一難題,科研團隊通過三項關鍵技術創新實現突破。中國科學院物理研究所團隊開發的碘離子調控技術,通過電場引導碘離子在界面處形成動態填充層,自動修復微小縫隙,使電極與電解質實現緊密貼合。這項技術突破了全固態電池實用化的最大障礙,使電池在無機械加壓條件下仍能保持穩定性能。
中國科學院金屬研究所的柔性電解質技術另辟蹊徑。科研人員將聚合物材料構建成三維骨架結構,賦予電解質類似保鮮膜的柔韌性。實驗顯示,這種新型電解質可承受2萬次彎折而不損壞,同時通過骨架內的功能添加劑,使鋰離子遷移速度提升40%,電池容量增加86%。
清華大學團隊研發的氟化物改性技術則聚焦安全性能提升。含氟聚醚材料在電極表面形成耐高壓保護層,有效防止高電壓條件下電解質分解。經嚴格測試,改造后的電池在滿電狀態下通過針刺實驗和120℃高溫考驗,實現安全與續航的雙重保障。
技術突破帶來的性能提升立竿見影。最新研發的全固態電池能量密度突破500Wh/公斤,較現有磷酸鐵鋰電池(200Wh/公斤)和三元鋰電池(300Wh/公斤)實現質的飛躍。這意味著同等重量下,電動汽車續航里程可翻倍增長,徹底解決消費者的里程焦慮問題。
研究團隊負責人黃學杰教授指出,新技術不僅簡化制造工藝、降低材料消耗,更通過優化封裝設計提升空間利用率。移除傳統機械加壓系統后,電池包活性物質填充量顯著增加,系統可靠性大幅提升。這些改進使全固態電池在制造成本和使用壽命方面均優于現有液態電池。
在產業鏈層面,該技術為資源安全提供新方案。通過解決金屬鋰負極與固體電解質的界面問題,科研團隊成功開發出以硫、硫化物等低成本材料為正極的新型電池體系。這類材料儲量豐富、價格穩定,可大幅減少對鈷、鎳等稀缺金屬的依賴,推動電池產業向可持續發展轉型。
目前,這項具有自主知識產權的技術已進入工程化驗證階段。專家表示,中國在全固態電池領域的持續突破,標志著我國從技術跟跑者轉變為部分領域的領跑者,為全球能源存儲技術發展貢獻了中國智慧。







