|
我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在新能源領(lǐng)域再獲重大突破。近日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所及清華大學(xué)等單位聯(lián)合攻關(guān)，成功攻克全固態(tài)金屬鋰電池的固-固界面接觸難題，使電池能量密度與續(xù)航能力實(shí)現(xiàn)跨越式提升。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用新技術(shù)的100公斤級(jí)電池包續(xù)航里程有望突破1000公里，較傳統(tǒng)固態(tài)電池性能提升一倍。 破解“陶瓷板與橡皮泥”的世紀(jì)難題 全固態(tài)電池的核心瓶頸在于固態(tài)電解質(zhì)與金屬鋰電極的界面兼容性。傳統(tǒng)硫化物固態(tài)電解質(zhì)硬度高、脆如陶瓷，而金屬鋰電極則軟似橡皮泥，兩者貼合時(shí)界面處易形成微米級(jí)孔隙，導(dǎo)致鋰離子傳輸受阻，充放電效率大幅下降。此前，行業(yè)普遍采用50倍大氣壓外部加壓維持接觸，但這種方法增加了電池重量與安全隱患，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。 針對(duì)這一難題，科研團(tuán)隊(duì)提出三項(xiàng)顛覆性解決方案： · 碘離子界面自修復(fù)技術(shù)：中國(guó)科學(xué)院物理研究所團(tuán)隊(duì)在電解質(zhì)中引入碘離子，利用其電場(chǎng)響應(yīng)特性，在電極界面形成動(dòng)態(tài)富碘層。該層可主動(dòng)吸引鋰離子填充孔隙，實(shí)現(xiàn)界面自適應(yīng)貼合。實(shí)驗(yàn)表明，采用該技術(shù)的原型電池循環(huán)數(shù)百次后容量保持率超90%，徹底擺脫外部加壓依賴(lài)。 · 柔性電解質(zhì)骨架技術(shù)：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所通過(guò)聚合物分子重組，在電解質(zhì)中構(gòu)建乙氧基團(tuán)（離子傳導(dǎo)）與短硫鏈（電化學(xué)活性）雙功能骨架。該結(jié)構(gòu)使電池可承受2萬(wàn)次彎折，能量密度提升86%，離子電導(dǎo)率提高10倍，適用于折疊設(shè)備、可穿戴電子等柔性場(chǎng)景。 · 氟化物耐高壓加固技術(shù)：清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)采用含氟聚醚材料改造電解質(zhì)，在電極表面形成氟化物保護(hù)層。該層可承受120℃高溫與針刺測(cè)試不爆炸，同時(shí)將電池工作電壓提升至4.5V以上，安全性與能量密度同步提升。 技術(shù)突破引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革 目前，三項(xiàng)核心技術(shù)均已申請(qǐng)中國(guó)及國(guó)際專(zhuān)利，并進(jìn)入中試階段。據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè)，全固態(tài)電池量產(chǎn)成本較現(xiàn)有液態(tài)電池增加約15%，但能量密度突破500Wh/kg（主流電池約250Wh/kg），6分鐘快充可補(bǔ)充500公里續(xù)航，將徹底改寫(xiě)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局。 在應(yīng)用場(chǎng)景方面，該技術(shù)不僅可為電動(dòng)汽車(chē)提供超長(zhǎng)續(xù)航支持，更將推動(dòng)電動(dòng)航空、人形機(jī)器人、深海探測(cè)等前沿領(lǐng)域發(fā)展。例如，搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)飛機(jī)單次充電續(xù)航可達(dá)2000公里，人形機(jī)器人作業(yè)時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)至8小時(shí)以上。 國(guó)際認(rèn)可與未來(lái)展望 美國(guó)馬里蘭大學(xué)教授、固態(tài)電池專(zhuān)家王春生評(píng)價(jià)稱(chēng)：“該研究從本質(zhì)上突破了全固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸，邁出了決定性一步。”隨著技術(shù)迭代，我國(guó)科學(xué)家正探索將能量密度提升至720Wh/kg以上，并開(kāi)發(fā)車(chē)規(guī)級(jí)單體容量120Ah的全固態(tài)電芯。 據(jù)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》預(yù)測(cè)，到2030年，電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的能量密度需求將超過(guò)500Wh/kg。此次突破不僅滿足了這一需求，更為我國(guó)在全球新能源競(jìng)賽中贏得戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)。未來(lái)三年，隨著產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新與規(guī)模化生產(chǎn)推進(jìn)，全固態(tài)電池有望從實(shí)驗(yàn)室走向千家萬(wàn)戶，開(kāi)啟綠色出行新篇章。 |