我国科学家突破全固态锂电池界面技术瓶颈,攻克关键卡脖子难题,推动新能源电池产业化发展。
北京10月9日电 中国科学院物理研究所近日传来突破性进展:由该所研究员黄学杰领衔的科研团队,联合华中科技大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等单位,成功开发出一种全新的阴离子调控技术,有效破解了全固态金属锂电池长期面临的界面接触难题。这项成果为全固态电池的实用化扫清了一大障碍,相关论文已于10月7日发表在国际权威期刊《自然-可持续发展》上,引发业界广泛关注。
全固态金属锂电池因其高能量密度、长寿命和优异的安全性能,被普遍视为下一代储能技术的核心方向。然而,多年来其产业化进程始终受困于一个“卡脖子”问题——固态电解质与金属锂负极之间的界面难以实现稳定、紧密的物理接触。传统方法依赖外部机械加压来维持界面贴合,不仅增加了系统复杂性和重量,更无法从根本上消除微米乃至纳米级的孔隙与裂纹,这些缺陷极易导致锂枝晶生长,进而引发短路甚至热失控,严重威胁电池安全。
此次研究团队另辟蹊径,创新性地在固态电解质中引入碘离子,构建了一种“自适应修复型”界面机制。在电池充放电过程中,碘离子在电场驱动下定向迁移至锂电极表面,形成一层富碘的活性界面层。这一界面不仅能有效引导锂离子均匀沉积,更重要的是具备“主动填充”能力,可自动弥合电极与电解质间的微观空隙,实现动态、持续的紧密接触。这种从“被动压制”到“主动修复”的转变,标志着界面工程策略的一次重要跃迁。
实验数据显示,采用该技术制备的原型电池在经历数百次充放电循环后,仍保持出色的容量稳定性和低阻抗特性,性能显著优于当前主流的同类全固态电池。尤为值得关注的是,该方案无需复杂设备支持,工艺流程更简洁,材料成本更低,具备良好的可放大性和产业适配潜力。未来,这项技术有望在高安全需求场景中率先落地,如人形机器人、电动垂直起降飞行器(eVTOL)、高端电动汽车等领域,为能源系统的轻量化、高效化和本质安全化提供关键支撑。
业内专家对此高度评价。美国马里兰大学教授、知名固态电池专家王春生指出:“该研究直击全固态电池商业化的核心痛点,解决了界面接触这一长期制约技术发展的瓶颈问题,堪称迈向实用化的决定性一步。” 这一评价并非夸大其词。事实上,近年来全球范围内对全固态电池的研发投入持续升温,但多数进展仍停留在材料体系或结构设计层面,真正能从界面物理化学机制出发、提出可工程化解决方案的工作凤毛麟角。此次由中国科研团队主导的突破,不仅体现了我国在新能源基础研究领域的深厚积累,也展现了从“跟踪创新”向“引领创新”转型的现实可能。
可以预见,随着此类关键技术的不断积累,全固态电池距离大规模商用已不再遥远。而这项阴离子调控技术的出现,或许将成为撬动整个产业变革的支点。它提醒我们:真正的技术突破,往往不在于追求极致参数,而在于精准识别并解决系统中最脆弱的环节。在这个意义上,这项研究不仅具有工程价值,更蕴含着深刻的科学哲学。