全固态电池如何走向实用？中国科学家研发新技术突破最大瓶颈
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《一边喘气一边摸小兔兔》 全固态电池如何走向实用？中国科学家研发新技术突破最大瓶颈
中新网北京10月8日电 (记者 孙自法)全固态金属锂电池被誉为下一代储能技术的“圣杯”，但其面临固-固界面接触的棘手难题导致难以实用化，一直以来备受关注。
记者10月8日从中国科学院物理研究所获悉，全固态电池走向实际应用的最大瓶颈——固体电解质和金属锂电极之间如何保持界面紧密接触，最近已被中国科学家研发的新技术破解，基于该技术制备出的原型电池，性能远超现有同类电池。
一举突破最大瓶颈
全固态金属锂电池一直面临一个棘手难题：固体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。
本项研究成果相关示意图。中国科学院物理研究所 供图
在本项研究中，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心黄学杰研究员团队联合华中科技大学张恒教授团队、中国科学院宁波材料技术与工程研究所姚霞银研究员团队研究发现，全固态金属锂电池中，锂电极和电解质之间的接触并不理想，存在大量微小的孔隙和裂缝，这些问题不仅会缩短电池寿命，还可能带来安全隐患。
为解决这一难题，研究团队开发出一种在硫化物电解质中引入碘离子的新技术：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”一样自动填充进所有的缝隙和孔洞，从而让电极和电解质始终保持紧密贴合。
研究团队称，更重要的是，基于该技术制备出的原型电池，在标准测试条件下循环充放电数百次后，性能依然稳定优异，远远超过现有同类电池的水平。
本项研究成果相关示意图。中国科学院物理研究所 供图
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由中国科学家开发出的这一阴离子调控技术，能在电极和电解质之间形成一层全新的界面，可以吸引锂离子主动流动，像“流沙”一样自动填充微小的缝隙或孔洞，实现自适应的紧密贴合。由此，界面接触不再依赖外部加压，一举突破了全固态电池走向实用的最大瓶颈。相关研究成果论文，近日已在国际专业学术期刊《自然·可持续发展》发表。
未来有望大显身手
研究团队表示，本项研究开发的新技术优势非常明显：不仅制造更简单、用料更省，还能让电池更耐用。他们特别强调，采用这项新技术未来可以做出能量密度超过500瓦时/千克的电池，如此一来，电子设备的续航时间有望提升至少两倍以上。
同时，这项突破将加速高能量密度全固态金属锂电池的发展，未来有望在人形机器人、电动航空、电动汽车等领域大显身手，带来更安全、更高效的能源解决方案。
在美国马里兰大学固态电池专家王春生教授看来，最新发表的这项研究成果，从本质上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。传统技术需要施加超过5兆帕(相当于50个大气压)的外力来维持界面稳定，这种严苛条件严重阻碍了其产业化进程，而这项中国团队开发的创新技术，从根本上改变了这一困境。
本项研究成果相关示意图。中国科学院物理研究所 供图
针对本项研究成果是否彻底解决了固态电池固-固界面接触难题、何时实现量产、是否增加成本、长期电化学稳定性如何等问题，研究团队一一回应称，这次研究解决了全固态金属锂电池负极侧界面的固-固接触难题，对解决正极/电解质固-固接触问题同样具有启发作用。
本项研究成果已获得中国发明专利授权，正在申请国际专利，从实验室到量产的困难集中在工艺和装备研发方面，预计还需要3至5年时间努力。
新技术采用引入碘离子的方法，不会增加全固态金属锂电池成本。此外，富碘与金属锂化学稳定性好，对全固态金属锂安全性提升有利。(完)
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