近日,我國科研領域在新能源電池技術方面取得重大突破,全固態金屬鋰電池的“卡脖子”難題被成功攻克,固態電池性能實現質的飛躍。以往,100公斤的電池最多只能支持車輛行駛500公里,而如今這一續航瓶頸有望被突破,達到1000公里以上。
固態電池之所以尚未廣泛普及,關鍵在于其充放電過程中鋰離子的傳輸效率問題。鋰離子作為電池中的“能量搬運工”,需要在正負極之間快速往返。然而,常用的硫化物固體電解質硬度高、易碎,而金屬鋰電極則柔軟易變形,兩者結合時界面接觸不良,如同在崎嶇不平的道路上行駛,嚴重影響了電池的充放電效率和性能。
針對這一問題,我國多個科研團隊展開了深入攻關,并取得了三大關鍵技術突破。首先,中國科學院物理研究所聯合多家單位,研發出一種“特殊膠水”——碘離子。這種碘離子在電池工作時,能夠像智能交通警察一樣,主動引導鋰離子流向電極和電解質的接口處,填補縫隙和孔洞,使電極和電解質緊密貼合,從而解決了固-固界面接觸的難題。
其次,中國科學院金屬研究所則采用了“柔性變身術”。他們利用聚合材料為電解質打造了一層堅韌的“骨架”,使電池具備了出色的抗拉耐拽性能。這種電池在經過2萬次彎折、擰成麻花狀等極端形變測試后,依然完好無損。同時,柔性骨架中加入的“化學小零件”還能提升鋰離子的傳輸速度和電池的儲電能力,使電池性能得到顯著提升。
最后,清華大學的科研團隊通過“氟力加固”技術,進一步提升了固態電池的安全性。他們利用含氟聚醚材料改造電解質,使電極表面形成一層“氟化物保護殼”,有效防止了高電壓對電解質的擊穿。這項技術使電池在滿電狀態下經過針刺測試、120℃高溫箱測試等極端條件考驗時,依然不會發生爆炸,確保了電池的安全與續航。
隨著全固態電池技術的突破,新能源汽車的續航里程有望實現翻倍增長。中國科學院物理研究所的黃學杰團隊聯合多家機構,成功解決了全固態金屬鋰電池中固體電解質和鋰電極之間的緊密接觸難題。黃學杰教授表示,最新研究成果使全固態金屬鋰電池在低壓力甚至無壓力下也能正常工作,電池性能在數百次循環充放電后依然保持穩定優異。
全固態電池技術的突破不僅將大幅提升新能源汽車的續航里程,還將為新能源車產業鏈帶來“降本增效”與“資源安全”的新機遇。當前,液態鋰離子電池的正極材料高度依賴鈷、鎳等稀缺金屬,這些金屬的儲量有限、價格波動大,且進口依賴度高。而全固態電池技術通過解決金屬鋰負極與固體電解質的界面接觸與穩定性難題,為使用硫、硫化物、氯化物等資源豐富、成本低廉的正極材料創造了條件,顯著降低了對稀缺金屬的依賴。
黃學杰教授強調,此次技術突破的核心意義在于證明了以金屬鋰或鋰合金作為無機電解質全固態電池的負極在工程化上是可行的。這標志著我國在下一代電池技術的國際競賽中,已從重要“跟跑者”轉變為部分“領跑者”,為全球能源存儲技術的發展貢獻了中國智慧和中國方案。



















