固态电池被视为新一代锂电池的关键技术发展趋势,在推动新能源汽车和低空经济等领域展现出巨大的应用潜力。在此领域前沿技术的研究中,我国科研人员已取得了一系列新的成就。
近期,我国科研团队在攻克全固态金属锂电池“卡脖子”难题上取得了重大突破,使得固态电池的性能实现了质的飞跃:过去100公斤的电池仅能支持约500公里的续航,而现在有望突破1000公里的续航极限。这一突破是如何实现的呢?要深入理解这一创新成果,我们首先需要了解为什么固态电池至今尚未在市场上广泛应用。
电池充放电全靠锂离子在正负极间“往返跑”。可以说,锂离子就是电池中的“外卖小哥”,负责把电子从电池正极送到负极,固态电解质就是它们“送外卖”的“高速公路”。常用的硫化物固体电解质,硬度高、脆如陶瓷;而金属锂电极却软得像橡皮泥一样。这两种材料贴合时,就像把橡皮泥粘在陶瓷板上,界面处坑坑洼洼,这样难走的路,会影响电池充放电效率。
如今,我国多个科研团队纷纷出手,三大关键技术突破让“陶瓷板”和“橡皮泥”实现严丝合缝,有望解决固固界面的接触难题,彻底打通固态电池的续航瓶颈。
第一是中国科学院物理研究所联合多家科研团队开发的“特殊胶水”——碘离子。在电池工作时,碘离子像“交通警察”一样,顺着电场跑到电极和电解质的接口处。主动吸引通行的锂离子过来,像流沙一样,哪里有小缝隙、小孔洞,就自动流过去填满。通过一番缝缝补补,电极和电解质就能自己贴得严严实实,从而突破了全固态电池走向实用的最大瓶颈。
第二项创新技术来自于中国科学院金属研究所的“柔性变身术”。科研团队巧妙地利用聚合材料为电解质构造了一副坚固的“骨架”,使得电池的强度堪比升级版的保鲜膜,既抗拉又耐拽。即便经历2万次的弯折或拧成麻花状,依然能够保持完好无损,足以应对日常生活中的各种变形挑战。此外,在柔性骨架的内部,他们巧妙地融入了一些“化学小零件”,这些小零件各司其职:有的能够加速锂离子的迁移速度,有的则能够额外“抓取”更多的锂离子,从而直接将电池的储电能力提升高达86%。这一创新成果无疑为电池技术的发展带来了新的突破。
第三,我们不得不提及清华大学的创新成果——“氟力加固”技术。该科研团队巧妙地利用含氟聚醚材料对电解质进行了改造。氟元素因其卓越的“耐高压能力”而备受瞩目,其在电极表面形成的“氟化物保护壳”能够有效防止高电压对电解质的“击穿”。经过严格的测试,这项技术即便在满电状态下,无论是针刺测试还是120℃高温箱测试,均未发生爆炸现象。这无疑为我们的安全与续航提供了双重保障,确保了“安全”与“续航”两方面的优势得以同时在线。
展望未来,固态电池的核心技术已取得重大突破,正将新能源出行的“未来图景”逐步转化为现实。
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