中國科學家攻克固態電池難關 新能源車續航有望破1千公里天花板
撰文:孫聖然
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固態電池作為下一代鋰電池的核心技術方向,在新能源汽車、低空經濟等領域具備廣闊的應用前景。針對這一前沿技術,中國科學家近日成功攻克全固態金屬鋰電池的「卡脖子」難關,讓固態電池性能實現跨越式升級,以前100公斤電池最多支持500公里續航,如今有望突破1000公里天花板。
據《央視新聞》報道,電池充放電是靠鋰離子在正負極間「往返跑」。鋰離子相當於電池中的「外賣員」,負責把電子從電池正極送到負極,固態電解質就是「送外賣」所行駛的「道路」。
常用的硫化物固體電解質,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,就像把橡皮泥粘在陶瓷板上,界面處坑坑窪窪,難走的「路」會影響電池充放電效率,這正是固態電池還沒有廣泛走向市場的原因。如今,中國多個科研團隊出手,三大關鍵技術突破讓「陶瓷板」和「橡皮泥」實現嚴絲合縫,有望解決固固界面的接觸難題,徹底打通固態電池的續航瓶頸。
中國科學院物理研究所聯合多間科研團隊開發的「特殊膠水」,在電池工作時,會順着電場跑到電極和電解質的接口處,主動吸引通行的鋰離子,自動流過去填滿縫隙。通過縫補後,電極和電解質就能貼得嚴嚴實實,從而突破全固態電池走向實用的最大瓶頸。
中國科學院金屬所的科學家用聚合材料給電解質打造一副「骨架」,讓電池像升級版保鮮膜一樣抗拉耐拽。彎折2萬次、擰成麻花狀都完好無損。同時,在柔性骨架中加入一些「化學的小零件」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,直接讓電池儲電能力提升86%。
清華大學的科研團隊用含氟聚醚材料改造電解質,氟的「耐高壓本事」極強,電極表面的「氟化物保護殼」,能夠防止高電壓「擊穿」電解質。這項技術在滿電狀態下經過針刺測試、120℃高溫箱測試都不會爆炸,可以確保安全和續航「雙在線」。