固態(tài)電池技術正成為新能源汽車和低空經濟領域的關鍵突破口。作為下一代鋰電池的核心方向,我國科學家近期在該領域取得一系列重要進展,推動固態(tài)電池性能實現(xiàn)質的飛躍。過去,100公斤電池僅能支持車輛行駛500公里,如今這一續(xù)航瓶頸有望突破1000公里,為產業(yè)應用開辟新空間。
電池充放電的本質是鋰離子在正負極間的定向遷移。這一過程中,鋰離子如同“快遞員”,將電子從正極運送至負極,而固態(tài)電解質則構成其移動的“通道”。然而,傳統(tǒng)硫化物固體電解質存在顯著缺陷:其硬度堪比陶瓷,而金屬鋰電極卻柔軟如橡皮泥。當兩者接觸時,界面會形成凹凸不平的縫隙,導致鋰離子傳輸受阻,直接影響電池的充放電效率,這也是固態(tài)電池商業(yè)化進程緩慢的核心原因。
針對這一難題,我國科研團隊通過三大技術突破,成功破解固固界面接觸難題。其中,中國科學院物理研究所聯(lián)合多家單位開發(fā)的“碘離子黏合技術”尤為引人注目。該技術利用碘離子在電場作用下的定向遷移特性,使其主動聚集在電極與電解質界面,自動填補縫隙和孔洞。這一過程如同“智能膠水”,使原本松散的接觸面變得緊密,從而突破固態(tài)電池實用化的最大障礙。
另一項創(chuàng)新來自中國科學院金屬所的“柔性骨架技術”。研究人員通過在電解質中引入聚合物骨架,使其具備類似保鮮膜的柔韌性和抗變形能力。實驗顯示,這種新型電解質在彎折2萬次或擰成麻花狀后仍能保持完整,完全適應日常使用中的形變需求。更關鍵的是,骨架中添加的特殊化學成分可加速鋰離子遷移并提升其攜帶量,使電池儲電能力提升86%,為續(xù)航提升提供直接支撐。
在安全性方面,清華大學團隊提出的“氟化物保護技術”取得突破。通過在電解質中引入含氟聚醚材料,電極表面形成一層耐高壓的“氟化物保護殼”。該結構可有效防止高電壓對電解質的破壞,使電池在滿電狀態(tài)下通過針刺測試和120℃高溫箱測試而不發(fā)生爆炸,實現(xiàn)安全與續(xù)航的雙重保障。






