近日，中国科学家开发出一种阴离子调控技术，突破了全固态电池走向实用的最大瓶颈。相关研究成果发表在《自然-可持续发展》。
该突破由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员黄学杰团队，联合华中科技大学教授张恒团队、中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员姚霞银团队完成，目前，已获得中国发明专利授权，并正在申请国际专利。
全固态金属锂电池被誉为下一代储能技术的“圣杯”，备受瞩目。但它一直面临一个棘手难题——固态电解质和金属锂电极之间必须保持紧密接触，传统做法要靠笨重的外部设备持续施压，导致电池又大又重，难以投入实际应用。
在这项研究中，研究团队找到了问题的症结，即全固态金属锂电池中，锂电极和电解质之间的接触不理想，存在大量微小的孔隙和裂缝，这些问题不仅会缩短电池寿命，还可能带来安全隐患。
为了解决这一问题，研究团队开发出一种新技术——在硫化物电解质中引入碘离子。在电池工作时，这些碘离子会在电场作用下移动至电极界面，形成一层富碘界面。这层界面能够主动吸引锂离子，像“自我修复”一样自动填充进所有的缝隙和孔洞，从而让电极和电解质始终保持紧密贴合，使得全固态锂电池的界面接触不再依赖外部加压。
更重要的是，基于该技术制备出的原型电池，在标准测试条件下循环充放电数百次后，性能依然稳定优异，远远超过现有同类电池的水平。
界面的“自我修复”过程。中国科学院物理研究所供图
美国马里兰大学教授、固态电池专家王春生评价认为，传统技术需要施加超过5兆帕，即相当于50个大气压的外力，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，并从本质上解决了制约全固态电池商业化的关键瓶颈问题，在实现其实用化方面，迈出了决定性一步。
黄学杰表示，这种新设计不仅使全固态锂电池的制造变得更简单、用料更省，还能让电池更耐用，且初步研究结果显示，这种技术有利于提升全固态金属锂电池的安全性未来。
“采用这项技术可以做出能量密度超过500瓦时/千克的电池，电子设备的续航时间有望提升至少两倍以上，将加速高能量密度全固态金属锂电池的发展，未来有望在人形机器人、电动航空、电动汽车等领域大显身手，带来更安全、更高效的能源解决方案。”黄学杰说。
不过，黄学杰也指出，未来，量产化中困难预计会集中在工艺和装备研发方面，还需要3至5年时间。
相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41893-025-01649-y
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