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2025-10-13 0
中国成果登上国际期刊，电池技术取得重要突破，新能源车续航里程有望翻倍
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2025年10月13日 08:08 0
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来源：环球时报
【环球时报报道 记者 李迅典】近日，中国科学院物理研究所黄学杰团队联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所和华中科技大学等机构，成功解决了全固态金属锂电池中固体电解质和锂电极之间难以紧密接触的难题。这一突破性研究成果已于10月7日发表在国际学术期刊《自然·可持续发展》上，并获得该刊编辑推荐，标志着中国在下一代电池技术的国际竞赛中取得重要进展。黄学杰教授近日在接受《环球时报》记者专访时表示，全固态电池未来有望应用于人形机器人、电动航空、电动汽车等领域。电池技术是新能源汽车的“心脏”，利用这种新发现，未来电池包内可以填充更多活性材料，结合金属锂负极可使单体电池能量密度超500Wh/公斤，加上全固态电池系统的简化，整车续航里程大幅度提升。
突破全固态电池的“界面之困”
全固态金属锂电池，被誉为下一代储能技术的“圣杯”。它凭借更高的能量密度、更强的安全性，被全球科研机构与企业视为替代传统液态锂离子电池的核心方向。但长期以来，一个令人“头疼”的难题始终制约其走向实用，即固体电解质与金属锂电极之间的“固-固界面接触”问题。
黄学杰介绍说，传统技术路线中，固体电解质与金属锂电极无法自然紧密贴合，界面存在大量微小孔隙与裂缝。这些缺陷不仅会大幅缩短电池寿命，还可能引发内部短路等安全隐患。为解决这一问题，行业普遍采用“外部加压”方案，依赖笨重的机械装置持续施加超过5MPa（相当于50个大气压）的压力，这种设计直接导致电池体积庞大、重量激增，根本无法满足新能源车、便携电子设备等场景的实际需求。
黄学杰告诉《环球时报》记者：“最新公布的研究工作成果有效解决全固态金属锂电池中负极和固体电解质的固-固界面接触难题，实现硫化物电解质全固态金属锂电池在低压力甚至无压力下正常工作。”
据介绍，中国研究团队在硫化物电解质中引入碘离子，借助电场作用，让碘离子在电极界面处聚集，形成富碘界面层。这层界面如同拥有神奇魔力，主动吸引锂离子，将它们精准地填充进所有缝隙和孔洞，实现电极与电解质的紧密贴合，且无需外部加压。
更关键的是，在标准测试条件下，这款电池经过数百次循环充放电后，性能依然保持稳定优异，远超现有同类全固态电池的水平。“实验证实，实施该技术可有效解决全固态金属锂电池负极和电解质界面零压力下的稳定接触问题，在正极材料的体积形变足够小的情况下，全固态电池可以彻底摆脱外部加压的束缚。”
显著降低对稀缺金属的依赖
新能源汽车的续航里程一直是焦点问题。全固态电池技术的突破，有望为这一领域带来革命性变化。黄学杰表示：“移除外部加压系统后，电池包内活性材料填充量显著增加。结合金属锂负极可使单体电池能量密度超过500Wh/公斤，加上固态电池系统的简化，整车续航里程大幅度提升。”
据《环球时报》记者了解，目前主流磷酸铁锂电池的能量密度约为200Wh/公斤，三元锂电池可达300Wh/公斤。如果将能量密度提升至500Wh/公斤，意味着同样重量的电池，可使电动汽车的续航里程实现翻倍增长。
黄学杰对《环球时报》记者说道，这项新技术“不仅制造更简单、用料更省，还能让电池更耐用”，同时“对全固态金属锂安全性提升也有利”。他进一步解释道：“封装设计方面，移除机械加压系统，可提升电池包空间利用率，利于推进全固态电池产品化和适应多场景应用。”
除了续航与安全，该技术还为新能源车产业链的“降本增效”与“资源安全”提供了新路径。当前液态锂离子电池的正极材料高度依赖钴、镍等稀缺金属，这些金属不仅储量有限、价格波动大，还存在进口依赖度高的问题，制约着产业链的稳定发展。
黄学杰强调说，“该技术通过解决金属锂负极与固体电解质的界面接触与稳定性难题，为使用硫、硫化物、氯化物等正极材料创造了条件。这类正极材料资源丰富、成本低廉，可显著降低对钴、镍等稀缺金属的依赖，也符合电池材料可持续发展的战略方向。”
从重要“跟跑者”转变为部分“领跑者”
在全球能源转型的浪潮中，中国在全固态电池领域的突破引起了国际社会的广泛关注和高度评价。美国马里兰大学固态电池领域知名专家王春生教授在评价发表于《自然·可持续发展》的这份成果时直言：“该研究从本质上解决了制约全固态电池商业化的关键瓶颈问题，为实现其实用化迈出了决定性一步。” 他进一步对比称：“传统技术需要施加超过5MPa的外力来维持界面稳定，这种严苛条件严重阻碍了其产业化进程。而这项中国团队开发的创新技术，从根本上改变了这一困境。”
黄学杰强调说：“在全球范围内，全固态电池的研究和开发还处于你追我赶的阶段，中国科学家正在持续做出贡献。”他表示，此次技术突破的核心意义在于证明了以金属锂或锂合金作为无机电解质全固态电池的负极“在工程化上是可行的”。这标志着中国在下一代电池技术的国际竞赛中，已从重要“跟跑者”转变为部分“领跑者”，为全球能源存储技术的发展提供了中国智慧和中国方案。
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