固态电池能量密度突破

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中国固态电池双突破：能量密度跃升86%，柔性可弯折两万次

固态电池的产业化进程因界面阻抗等难题一度陷入瓶颈，如今中国科研团队两项关键突破同时涌现，为下一代储能技术注入强劲动力。

中国科学院两家研究所近日分别在国际期刊发表固态锂电池重大进展，从不同路径攻克了固态电池产业化的核心难题。

金属研究所团队通过聚合物分子设计，开发出在分子尺度上实现界面一体化的新型材料，使电池能够承受20000次反复弯折，并将复合正极能量密度提升86%；

几乎同时，物理研究所联合团队开发出阴离子调控技术，解决了全固态金属锂电池中电解质和锂电极之间难以紧密接触的难题，使原型电池在数百次循环充放电后性能依然稳定。

01 界面一体化：柔性电池的突破

固态锂电池因其高安全性和高能量密度，被视为下一代储能技术的重要发展方向。然而，传统固态电池的商业化应用长期受困于电极与电解质之间的固-固界面接触不良，导致离子传输阻力大、效率低。

中国科学院金属研究所的研究团队另辟蹊径，利用聚合物分子的设计灵活性，在主链上同时引入具有离子传导功能的乙氧基团和具备电化学活性的短硫链。

这种创新材料设计实现了在分子尺度上的界面一体化，不仅具备高离子传输能力，还能在不同电位区间实现离子传输与存储行为的可控切换。

研究结果显示，基于该材料构建的一体化柔性电池表现出优异的抗弯折性能，可承受20000次反复弯折。

当将其作为复合正极中的聚合物电解质使用时，更使复合正极能量密度提升达86%，为发展高性能、高安全性固态电池提供了新的材料设计思路。

02 阴离子调控：接触难题的破解

与此同时，由中国科学院物理研究所黄学杰研究员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组成的研究团队，则针对全固态金属锂电池推出了阴离子调控技术。

全固态金属锂电池被誉为下一代储能技术的“圣杯”，但其面临着一个棘手难题：固态电解质和金属锂电极之间必须保持紧密接触。

传统做法要靠笨重的外部设备持续施压，导致电池又大又重，难以投入实际应用。

研究团队在硫化物电解质中引入了碘离子，在电池工作时，这些碘离子会在电场作用下移动至电极界面，形成一层富碘界面。

这层界面能够主动吸引锂离子，像“自我修复”一样自动填充所有的缝隙和孔洞，从而让电极和电解质始终保持紧密贴合。

经测试，基于该技术制备出的原型电池经历数百次循环充放电后，性能依然稳定，远超现有同类电池水平。

03 技术路径对比：两种方案的竞争优势

金属研究所的聚合物界面一体化方案与物理研究所的阴离子调控技术，虽然研究路径不同，但都瞄准了固态电池产业化的核心瓶颈——界面问题。

下表比较了两种技术方案的特点：

技术特征 金属研究所方案 物理研究所方案

技术路径 聚合物分子主链设计 阴离子调控界面技术

核心创新 乙氧基团与短硫链结合 碘离子形成富碘界面

主要优势 高柔性、能量密度提升86% 自修复界面、无需外部加压

应用场景 柔性电子、电动汽车 电动汽车、人形机器人、电动航空

循环性能 可弯折20000次 数百次循环后性能稳定

这两种技术从不同角度解决了固态电池的产业化难题，展示了中国科研团队在下一代储能技术上的多元探索。

04 应用前景：从柔性电子到电动航空

这些突破性技术为多个产业领域带来了新的可能性。

柔性电池的突破意味着折叠屏手机、可穿戴医疗设备、柔性显示器等产品将能获得更好的电池解决方案。

研究人员指出，基于金属研究所的新型材料构建的一体化柔性电池表现出优异的抗弯折性能，可承受20000次反复弯折。

同时，能量密度的大幅提升对电动汽车行业是一大利好。复合正极能量密度提升86%意味着在相同体积或重量下，电池的续航能力将大幅增强。

物理研究所的阴离子调控技术则更适用于对安全性和能量密度都有极高要求的领域，如电动航空、人形机器人等。

该技术通过形成自修复界面，消除了电极与电解质之间的孔隙和裂缝，不仅提升了电池性能，更增强了安全性。

美国马里兰大学教授、固态电池专家王春生评价道：“该研究解决了制约全固态电池商业化的关键瓶颈问题，为实现其实用化迈出了决定性一步。”

随着这两项研究成果分别在《先进材料》和《自然-可持续发展》发表，全球固态电池研发竞赛已进入新阶段。

科学网、央视新闻、科技日报等权威媒体纷纷报道这一突破。

实验室数据正向产业化迈进，或许不出五年，柔性电池将广泛应用于折叠屏手机，而安全耐用的全固态锂电池则有望为电动汽车提供更强劲的动力。

这些突破不仅体现了中国在储能领域的前沿探索，也为全球下一代电池技术发展指明了方向。