我國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域連續(xù)取得突破碘離子“魔術(shù)”引領(lǐng)革新

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2025-10-14 09:30:58 科技小汪

我國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域連續(xù)取得突破碘離子“魔術(shù)”引領(lǐng)革新！中國(guó)科學(xué)院物理研究所的科研人員在將碘離子注入硫化物電解質(zhì)時(shí)，無意間改寫了能源存儲(chǔ)的歷史。10月7日，《自然·可持續(xù)發(fā)展》和《先進(jìn)材料》同時(shí)刊發(fā)的研究成果表明：全固態(tài)金屬鋰電池的關(guān)鍵難題被攻克——無需外部加壓，電極與電解質(zhì)界面實(shí)現(xiàn)自修復(fù)式緊密貼合。這一突破標(biāo)志著中國(guó)在下一代儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的戰(zhàn)略跨越。當(dāng)全球車企還在為固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表爭(zhēng)論不休時(shí)，中國(guó)團(tuán)隊(duì)用數(shù)百次穩(wěn)定循環(huán)的原型電池，給出了有力的答案。

全固態(tài)金屬鋰電池因其能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的三倍以上，并且從根本上解決了電解液燃爆風(fēng)險(xiǎn)而被譽(yù)為“儲(chǔ)能圣杯”。然而，固態(tài)電解質(zhì)與金屬鋰電極的界面接觸問題一直困擾著業(yè)界。傳統(tǒng)硫化物固態(tài)電池中，電解質(zhì)與鋰電極之間存在大量微米級(jí)孔隙，導(dǎo)致需要給電池加裝厚重的加壓裝置，從而降低能量密度。日本豐田2020年發(fā)布的固態(tài)電池原型機(jī)就因這個(gè)問題被迫增大體積，商業(yè)化進(jìn)程受阻。未優(yōu)化的界面接觸會(huì)使電池循環(huán)壽命縮短至50次以下，且界面阻抗導(dǎo)致充放電效率下降40%。這些孔隙還可能成為鋰枝晶生長(zhǎng)的溫床，引發(fā)內(nèi)部短路。因此，盡管固態(tài)電池概念提出已30年，全球至今沒有一款真正意義上的量產(chǎn)產(chǎn)品。

黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)的突破在于引入了碘離子作為“智能修復(fù)劑”。在電場(chǎng)作用下，碘離子會(huì)向鋰電極遷移，在界面處形成一層厚度約10納米的富碘中間相。這層界面具有“親鋰性”，能夠主動(dòng)吸附鋰離子并填充所有微米級(jí)縫隙。實(shí)驗(yàn)顯微鏡下可以看到，原本布滿孔洞的界面在通電30分鐘后實(shí)現(xiàn)98%以上的緊密貼合。這種富碘界面還能隨電極體積變化實(shí)時(shí)調(diào)整，始終保持緊密貼合，徹底擺脫了對(duì)外部設(shè)備的依賴。

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