中科院团队攻克全固态电池技术难关，能量密度突破600Wh/kg

中科院团队攻克全固态电池技术难关，能量密度突破600Wh/kg

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在全固态电池领域再次取得重大突破。该所武建飞研究员带领的团队成功研发出新型硫化锂正极材料，使得全固态锂硫电池的能量密度突破600Wh/kg大关。这一突破不仅为高能量密度电池的开发提供了新思路，也标志着我国在全固态电池技术领域迈出了重要一步。

武建飞团队开发的新型硫化锂正极材料展现出优异的电化学性能。测试结果显示，该正极材料的比容量高达1165.23mAh/g，接近理论值1167mAh/g。在常温条件下，经过6200次循环后，容量保持率仍高达84.4%。当与商业化Si-C负极组装成全电池时，即使在400次循环后，放电比容量仍能保持在初始容量的97%以上。

这一突破的重要性在于，与目前商业化的锂离子电池相比，新型全固态电池的能量密度提升了1倍以上。更值得一提的是，该技术完全摒弃了稀有金属的使用，从根本上解决了锂电正极材料的成本问题。相关研究成果已发表在国际知名学术期刊《Small》上。

几乎与此同时，同样来自中科院青岛生物能源与过程研究所的崔光磊研究员团队也在全固态电池领域取得了重要进展。他们提出了一种创新的正极均匀化策略，通过使用具有高效混合传导能力的零应变正极材料，成功解决了传统异质性复合正极中存在的兼容性问题。

实验数据显示，采用Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3作为正极材料的全固态锂电池，在室温条件下以2.5C的倍率循环超过20000次后，比容量保持率仍高达70%。更为重要的是，该电池的能量密度达到了390Wh/kg，显示出优异的综合性能。这一研究成果发表在国际顶级期刊《自然·能源》上，进一步巩固了我国在全固态电池领域的技术领先地位。

全固态电池之所以备受关注，主要是因为其相比传统液态锂电池具有多方面的优势：

• 高安全性：固态电解质不易燃、耐高温，能有效抑制锂枝晶生长，大幅提升电池安全性。
• 高能量密度：固态电池可承受更高电压，能量密度有望达到500Wh/kg甚至更高。
• 高功率特性：离子传导速率更高，充电速度更快。
• 宽温区运行：能在-30℃至100℃范围内稳定工作，特别适合低温环境。
• 体积小：取消隔膜和电解液后，电池体积和重量显著减小。

然而，要实现大规模商业化仍面临诸多挑战：

• 技术难题：固态电解质与电极材料的界面相容性、离子传导率等问题仍需解决。
• 成本问题：虽然中科院的突破降低了材料成本，但整体制造成本仍较高。
• 工艺成熟度：从实验室到大规模生产还需克服诸多工程化难题。

面对全固态电池的巨大潜力，全球主要车企和电池制造商都在积极布局。日本企业凭借先发优势，在专利数量上遥遥领先，丰田更是以1300多项专利位居榜首。欧美企业也在加大研发投入，试图在下一代电池技术中占据有利位置。

在中国，以宁德时代、比亚迪为代表的电池企业，以及上汽、广汽等车企都在积极推进固态电池研发。其中，宁德时代计划2027年实现小批量生产，奇瑞和上汽也给出了类似的时间表。值得一提的是，中科深蓝汇泽等初创企业获得资本青睐，反映出中国市场对固态电池技术的高度关注。

业内普遍认为，2027年将是全固态电池发展的重要里程碑。这一年，多家企业计划实现小批量生产，部分高端车型有望率先搭载。预计到2030年，随着技术逐步成熟和成本下降，全固态电池将开启规模化量产进程。

中国科学院院士欧阳明高预测，全固态电池的技术研发将分阶段推进：2025-2030年重点攻关固态电解质，2030-2035年重点突破高容量复合负极，2035-2040年则聚焦高容量复合正极。这一路线图清晰地勾勒出未来十年的发展路径。

值得注意的是，人工智能技术有望成为推动固态电池产业化的重要力量。通过24小时不间断的黑灯实验室和大算力计算平台，可以加速材料筛选和工艺优化，为全固态电池的商业化应用提供有力支持。

总体来看，中科院的最新突破为全固态电池的商业化进程注入了新的动力。虽然距离大规模应用仍需时日，但随着技术不断进步和产业链逐步完善，这一革命性电池技术有望重塑未来的能源存储格局。