固態(tài)電池作為下一代鋰電池的核心技術(shù)方向，在新能源汽車、低空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)這一前沿技術(shù)，我國(guó)科學(xué)家近期取得一批新進(jìn)展。

近日，我國(guó)科學(xué)家成功攻克全固態(tài)金屬鋰電池的“卡脖子”難關(guān)，讓固態(tài)電池性能實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)，以前100公斤電池最多支持500公里續(xù)航，如今有望突破1000公里天花板。

(資料圖片)

全固態(tài)金屬鋰電池

實(shí)現(xiàn)突破難在哪里？

電池充放電全靠鋰離子在正負(fù)極間“往返跑”。鋰離子相當(dāng)于電池中的“外賣小哥”，負(fù)責(zé)把電子從電池正極送到負(fù)極，固態(tài)電解質(zhì)就是“送外賣”所行駛的“道路”。

常用的硫化物固體電解質(zhì)，硬度高、脆如陶瓷，而金屬鋰電極卻軟得像橡皮泥。這兩種材料貼合時(shí)，就像把橡皮泥粘在陶瓷板上，界面處坑坑洼洼，難走的“路”會(huì)影響電池充放電效率，這正是固態(tài)電池還沒(méi)有廣泛走向市場(chǎng)的原因。

三大關(guān)鍵技術(shù)突破

徹底打通固態(tài)電池續(xù)航瓶頸

如今，我國(guó)多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)紛紛出手，三大關(guān)鍵技術(shù)突破讓“陶瓷板”和“橡皮泥”實(shí)現(xiàn)嚴(yán)絲合縫，有望解決固固界面的接觸難題，徹底打通固態(tài)電池的續(xù)航瓶頸。

“特殊膠水”——碘離子

中國(guó)科學(xué)院物理研究所聯(lián)合多家科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的“特殊膠水”，在電池工作時(shí)，會(huì)順著電場(chǎng)跑到電極和電解質(zhì)的接口處，主動(dòng)吸引通行的鋰離子過(guò)來(lái)，哪里有小縫隙、小孔洞，就自動(dòng)流過(guò)去填滿。

通過(guò)一番縫縫補(bǔ)補(bǔ)，電極和電解質(zhì)就能自己貼得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，從而突破全固態(tài)電池走向?qū)嵱玫淖畲笃款i。

“柔性變身術(shù)”

中國(guó)科學(xué)院金屬所的科學(xué)家用聚合材料給電解質(zhì)打造一副“骨架”，讓電池像升級(jí)版保鮮膜一樣抗拉耐拽。彎折2萬(wàn)次、擰成麻花狀都完好無(wú)損，完全不怕日常變形。

同時(shí)，在柔性骨架中加入一些“化學(xué)的小零件”，它們有的能讓鋰離子跑得更快，有的能額外“抓”住更多鋰離子，直接讓電池儲(chǔ)電能力提升86%。

“氟力加固”

清華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)用含氟聚醚材料改造電解質(zhì)，氟的“耐高壓本事”極強(qiáng)，電極表面的“氟化物保護(hù)殼”，能夠防止高電壓“擊穿”電解質(zhì)。

這項(xiàng)技術(shù)在滿電狀態(tài)下經(jīng)過(guò)針刺測(cè)試、120℃高溫箱測(cè)試都不會(huì)爆炸，可以確保安全和續(xù)航“雙在線”。