车东西

作者 ｜ Janson

编辑 ｜ 志豪

全固态电池再迎重大突破！

车东西10月9日消息，日前，中国科学院等团队在顶级期刊Nature Sustainability《自然-可持续发展》发表了全固态电池研究的最新进展。

这项研究不仅可以使造出来的电池脱离实验室环境，还可以让软包电池实现300次循环后容量高于70%，并支持5C级别的高充放倍率。

论文发表在Nature Sustainability《自然-可持续发展》

论文显示，他们全球首创的研究可以使固态电池在充放电的时候形成一层动态自适应界面（DAI, Dynamic Adaptive Interface），最终在低压甚至零外压下维持稳定循环。

也就是说，这项研究可以让全固态电池不再依赖外界施压维持界面稳定，让固态电池的量产与规模化更进一步。

这项研究也是在各大媒体刷屏，不仅是相关行业媒体进行了报道，新华社、央视新闻、人民日报等多家官媒也对此成果发文介绍。

节前，清华大学团队也有一项固态电池电解质相关的研究被国际顶刊《自然》收录。

相当于不到半个月的时间，中国科研团队接连拿下两个固态电池重大突破。

或许，距离固态电池的量产真的不远了。

一、解决全固态电池界面接触问题 中科院带来新解法

固态电解质之所以更安全，是因为它不含可燃的有机溶剂。

而它之所以更“能打”，是因为它允许锂金属负极这一“能量密度天花板”的存在。

然而，锂金属在剥离（放电）与沉积（充电）过程中会产生显著的体积收缩与膨胀，硬质电解质难以像液体那样“自流补位”，结果就是界面处产生空隙（void）。

这些空隙造成两类灾害，一类是电学灾害，即离子通道被阻断，电芯内阻上升，极化增大，进一步引发非均匀电流与局部热点；

另一类则是机械灾害，固态电池的应力集中与裂纹传播，为锂枝晶“搭桥铺路”，刺穿电解质，诱发失效。

为了挤掉电极与固态电解质之间的微米级空隙，产业界不得不在电芯和电池包层面布置笨重的压紧结构与昂贵的装配工艺。

这不仅拉高了成本、降低了空间利用率，也在实际运行中引入潜在风险，一旦界面失联，电阻飙升、极化加剧，锂枝晶与裂纹会像暗流一样从薄弱处破口而出。

此次论文的核心贡献便是电池内部从“静态垫片”到“动态界面”的改变。

电场驱动的碘化物离子迁移形成富含碘的DAI

DAI 的提出就是将“静态膜”变成“动态体”：让阴离子在电场与化学势作用下可控迁移，到达界面并与局部的锂离子结合，原位生成一个既柔顺又具备功能性的 LiI 富集层。

这层层级化的界面并非单一相，而是包含与电解质侧、锂极侧各自成分梯度的过渡相带，表现出“自限增厚”“自适应贴合”“自均压”的综合特性。

这样就可以有效解决锂金属自身特性所导致的电学灾害和机械灾害。

二、性能表现优异 支持5C高倍率

从实验室模组到软包电芯，最新研究证明固态电池终于可以“放下压力”。

在低压条件下，论文成果首先体现在循环寿命上。

DAI可以实现出色的电化学循环性能

实验室采用“零应变”LTO（钛酸锂）正极的全电池，在仅0.6MPa外压下完成了2400次循环，容量保持率仍高达90.7%。

研究团队将这一策略应用于3×3厘米软包样机，先通过20MPa预压两周次建立界面，随后完全解除外部压力，电池依然在零压环境下稳定运行，300次循环后仍保留74.4%容量。

与此同时，该材料的高倍率性能也得到了验证，在5C快充条件下，电池仍能输出可观容量，说明动态界面并未牺牲离子传导效率，通道连续性保持良好。

这些数据不仅刷新了固态电池在低压和零压条件下的性能认知，也让它在寿命、快充和工艺兼容性方面接近甚至超越液态锂电池。

加之碘的来源广泛，工艺相对环保，符合低碳制造趋势，这些优势都将为此类固态电池的商业化铺平道路。

三、中科院研究员领衔 为电池界首席专家

此次论文的通讯作者黄学杰也是此次带领突破固态电池技术的中科院团队负责人。

黄学杰是中国科学院物理研究所博士生导师，长期专注于能量转换与储存材料以及纳米材料离子输运机理研究。

黄学杰在中国电动汽车百人会论坛上发言

他1986年毕业于厦门大学化学系，后在中国科学技术大学获硕士学位，并于1993年在荷兰Delft技术大学取得博士学位，随后在德国Kiel大学完成博士后研究。

自1996年起，他在中科院物理所工作，曾主持建设国内首条锂离子电池中试线，并推动锂离子动力电池及关键材料产业化。

作为国内动力电池领域的重要推动者，他先后承担国家自然科学基金、863、973、纳米重大专项、工信部强基专项等多个重点项目，研究涵盖梯度氧化物混合导体、磷酸盐正极、高功率锂电池、纳米复合储锂材料及全固态电池技术，近年更担任全固态电池和高能量密度电池重点研发专项首席科学家。

目前，他兼任松山湖材料实验室副主任，继续引领新一代锂电池技术的基础与应用研究，松山湖材料实验室是广东省首批启动建设的四家省实验室之一。

结语：固态电池未来已来

此次论文成果被各大渠道转载，其最具价值之处不在于某一个数据刷新，而在于它把固态电池的工程逻辑从“加更大的外力”转向“加更聪明的界面”。

动态自适应界面（DAI）给固态电池装上了“自修复的能力”，用材料与电化学的耦合来克服机械上不可避免的体积变化。

从实验装夹到软包形态的跨越、从高压依赖到零压运行的演示、从机理验证到工艺可扩的路径，这套路论构成了一个较为完整的技术闭环。

可以说，固态电池离我们已经越来越近了。