中国科大突破性电池技术：5分钟快充+高安全，助力新能源汽车发展

中国科大突破性电池技术：5分钟快充+高安全，助力新能源汽车发展

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人民网

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来源

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随着全球碳中和目标的推进，电动汽车（EV）成为实现清洁能源转型的关键。然而，现有锂离子电池（LIB）因能量密度、充电速度及安全性等问题限制了电动汽车的广泛应用。近日，中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系特任教授谈鹏团队在液流电池领域取得重要突破，为电动汽车储能技术的发展提供了新思路。相关成果以题为“High-Performance Liquid Metal Flow Battery for Ultrafast Charging and Safety Enhancement”的论文发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。

谈鹏教授团队设计了一种由镓、铟以及锌组成的液态合金电极（Ga80In10Zn10, wt.%）作为可流动态负极，结合碱性电解质和空气正极，实现了超高能量密度与快速充电性能。理论容量密度高达1004.4 Ahkg-1，且在10 mA cm-2的电流密度下表现出平均容量密度635.1 Ahkg-1的长时间稳定放电（123小时）。

该电池在充电过程中展现出与传统汽油加注相媲美的超快充电能力（<5分钟）。相比于现有的锂离子电池和其替代技术，室温液态金属基液流电池还具有以下显著优势：

1. 高安全性：采用水系电解质，显著降低热失控风险；
2. 高效率：在800次循环中充电电压为1.77 V，能量效率相比常规空气电极提升22%；
3. 优异稳定性：通过添加10%的锌和10%的铟，有效抑制电极枝晶生长和化学副反应，确保电池长时间稳定运行。

该室温液态金属基液流电池为传统混合动力汽车（HEV）提供了一种全新的替代方案，通过单一的液态金属液流电池系统取代传统的内燃机与电池系统双动力源架构。此外，研究团队针对电动汽车的实际应用需求，提出了概念性电池堆叠设计，采用共享的集中式电解质储罐，并结合机械快速充电与传统电化学充电两种模式，大幅提升了系统的灵活性和空间利用效率。

除了中国科大的研究，中科院金属研究所也在电池安全领域取得重要突破。他们研发了一种高结晶性无离子聚环氧乙烷（PEO）固态电解质，通过自适应离子扩散现象有效抑制锂枝晶生长，显著提升了固态电池的循环稳定性和安全性。这一技术将对称锂电池在0.2毫安每平方厘米的电流密度下的循环稳定性从20小时提高到了2500小时，并且使固态电池在1C倍率下能够稳定循环超过2000次。

中国科大和中科院金属研究所在电池安全领域的创新成果，为新能源汽车行业带来了新的希望。这些技术不仅解决了传统锂离子电池存在的安全问题，还大幅提升了电池的能量密度和充电速度，为实现“双碳”目标提供了有力的技术支持。