下一代儲能技術「聖盃」 陸突破全固態金屬鋰電池最大瓶頸

陸科學家突破最大瓶頸全固態電池走向實用。圖爲本項研究成果相關示意圖。（中新網╱中國科學院物理研究所提供）

中國新聞網8日報導，固態金屬鋰電池被喻爲下一代儲能技術的「聖盃」。中國科學院物理研究所8日透露，全固態電池走向實際應用的最大瓶頸--固體電解質和金屬鋰電極之間如何保持介面緊密接觸，最近已被中國科學家研發新技術破解，基於該技術製備出的原型電池，性能遠超現有同類電池。

全固態金屬鋰電池一直面臨一個棘手難題：固體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。

在本項研究中，中國科學院物理研究所／北京凝聚態物理國家研究中心黃學傑研究員團隊，聯合華中科技大學張恆教授團隊、中國科學院寧波材料技術與工程研究所姚霞銀研究員團隊研究發現，全固態金屬鋰電池中，鋰電極和電解質之間的接觸並不理想，存在大量微小孔隙和裂縫，這些問題不僅會縮短電池壽命，還可能帶來安全隱患。

爲解決這一難題，研究團隊開發出一種在硫化物電解質中引入碘離子的新技術：電池工作時，這些碘離子會在電場作用下移動至電極介面，形成一層富碘介面。這層介面能夠主動吸引鋰離子，像「自我修復」一樣自動填充進所有縫隙和孔洞，從而讓電極和電解質始終保持緊密貼合。

研究團隊稱，更重要的是，基於該技術製備出的原型電池，在標準測試條件下循環充放電數百次後，性能依然穩定優異，遠遠超過現有同類電池的水準。

由中國科學家開發出的這一陰離子調控技術，能在電極和電解質之間形成一層全新的介面，可以吸引鋰離子主動流動，像「流沙」一樣自動填充微小的縫隙或孔洞，實現自適應的緊密貼合。由此，介面接觸不再依賴外部加壓，一舉突破了全固態電池走向實用的最大瓶頸。相關研究成果論文，近日已在國際專業學術期刊《自然·可持續發展》發表。

研究團隊表示，本項研究開發的新技術優勢非常明顯：不僅製造更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用。強調採用這項新技術未來可以做出能量密度超過500瓦時／瓩電池，如此一來，電子設備續航時間有望提升至少兩倍以上。

同時，這項突破將加速高能量密度全固態金屬鋰電池發展，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。