全固态锂电研究再攀高峰

想象如果手机电池不仅更安全、更小巧，还能充电一次用更久，那该多好啊！中国科学院青岛生物能源与过程研究所的科研团队在全固态锂电池领域取得了新突破，它有望让电子设备小型化、长续航的梦想成真。这项成果于 7 月 31 日发表在国际学术期刊《自然—能源》上。

手机、电脑和其他电子设备中使用的锂离子电池，通常使用液体电解质来储存和释放能量。如今，科学家正在研究一种新型电池——全固态锂电池。这种电池使用固态电解质代替液体，使其更安全，不易像液体电解质那样发生泄漏或火灾。

虽然全固态锂电池听起来很理想，但研发过程中也面临一些问题。主要是电池正极内部的不同材料在化学和物理性质上难以完美匹配，产生多种界面问题，进而影响电池的能量密度和使用寿命。

为了解决这个问题，科研团队研制出了一种新材料——均质化正极材料（锂钛锗磷硫硒）。

与传统材料相比，这种材料具有以下优势：
1. 高电导率：这种新材料同时具有高离子电导率和高电子电导率，比传统电池材料（层状氧化物正极材料）高出 1000 倍以上。这意味着，即使不依赖导电添加剂，正极也能顺利完成充放电过程，显著提升电池的整体性能。
2. 高放电比容量：新材料的放电比容量较高，达到 250 毫安时/克，超过了目前使用的高镍正极材料。在相同重量或体积下，采用新材料的电池可以储存更多电能。这不仅能提高电池的续航能力，而且还能减小电池体积，有利于设计更紧凑的设备。
3. 低体积变化：在充放电过程中，新材料的体积变化仅为 1.2%，远低于传统材料（层状氧化物正极材料）的 50%。这种微小的体积变化有助于维持电池结构的稳定性，从而延长电池的使用寿命。
4. 高能量密度：使用这种新材料的全固态锂电池，其能量密度达到 390 瓦时/千克，是目前报道的长循环全固态锂电池的 1.3 倍。
5. 长使用寿命：使用该材料的全固态锂电池可以实现超过 10000 圈的超长循环，电池在经过 5000 次循环充电后，仍能保持 80% 的初始容量。

这项研究为开发高能量密度、长使用寿命的储能设备提供了技术支撑，对新能源汽车、储能电网、深海深空装备等提供安全、耐用的动力源，具有重要意义。