固态电池作为下一代锂电池的核心技术,在新能源汽车、低空经济等领域具有广阔的应用前景。我国科学家在这一前沿技术上取得了一系列新进展。
最近,我国科学家成功攻克了全固态金属锂电池的关键难题,使固态电池性能实现飞跃:以前100公斤电池最多支持500公里续航,现在有望突破1000公里。要理解这一突破,需要了解固态电池为何尚未广泛进入市场。
电池充放电依靠锂离子在正负极之间移动。可以将锂离子比作“外卖小哥”,负责将电子从电池正极送到负极,而固态电解质则是它们的“高速公路”。常用的硫化物固体电解质硬度高且脆如陶瓷,而金属锂电极则软得像橡皮泥。这两种材料贴合时,界面处坑坑洼洼,影响电池充放电效率。
我国多个科研团队纷纷发力,通过三大关键技术突破,让“陶瓷板”和“橡皮泥”紧密贴合,解决了固固界面接触难题,有望彻底打通固态电池的续航瓶颈。
中国科学院物理研究所联合多家科研团队开发了一种“特殊胶水”——碘离子。在电池工作时,碘离子会跑到电极和电解质的接口处,吸引锂离子填充缝隙,使电极和电解质紧密贴合,从而突破了全固态电池走向实用的最大瓶颈。
中国科学院金属所采用“柔性变身术”,用聚合材料为电解质打造了一副“骨架”,使电池具备抗拉耐拽特性。弯折2万次、拧成麻花状都完好无损,不怕日常变形。此外,柔性骨架中加入的一些“化学小零件”提升了锂离子传输速度和储电能力,电池储电能力提升86%。
清华大学科研团队利用含氟聚醚材料改造电解质,氟的“耐高压本事”极强,电极表面的“氟化物保护壳”能防止高电压击穿电解质。这项技术在满电状态下经过针刺测试和120℃高温箱测试都不会爆炸,确保了安全性和续航能力。
固态电池的技术突破正在将新能源出行的未来变为现实。