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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

2025-10-12 08:05:21 來源: 中國科學報

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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》。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

界面的“自我修復”過程。中國科學院物理研究所供圖

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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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

“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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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。R6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

相關論文信息:https://www.nature.com/articles/s41893-025-01649-yR6Q速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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