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我科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出用于全固態(tài)電池的超快充鋰合金負(fù)極

來源：科技日報 時間：2026-07-15 09:51

　　全固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)充電如加油般快捷，負(fù)極是“關(guān)鍵戰(zhàn)場”。14日，記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）獲悉，該所武建飛研究團(tuán)隊(duì)提出并系統(tǒng)驗(yàn)證了電子—離子協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計理念，為突破全固態(tài)電池超快充瓶頸提供了新的材料設(shè)計范式。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《ACS可持續(xù)化學(xué)與工程》。

　　硫化物全固態(tài)電池兼具高能量密度和優(yōu)異的安全性，是全球動力電池競逐的制高點(diǎn)。然而，電池在高倍率充放電過程中，負(fù)極電子傳輸緩慢、鋰離子擴(kuò)散受限、固—固界面持續(xù)退化和枝晶生長等問題相互交織，制約了全固態(tài)電池的倍率性能和循環(huán)壽命。

　　針對這一難題，青島能源所研究團(tuán)隊(duì)提出電子—離子協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（EICN）設(shè)計策略，并開發(fā)出新型Li–Al–Si–Zn（ASZ@Li）四元合金負(fù)極。該合金負(fù)極由鋰鋁、鋰鋅和鋰硅多相組成，其中，鋰鋁相構(gòu)建出連續(xù)的電子傳輸通路，好比為電極鋪設(shè)了高速電子公路；鋰鋅相展現(xiàn)出極強(qiáng)的親鋰性，充當(dāng)了鋰離子的快速、均勻傳輸通道；富硅區(qū)域則負(fù)責(zé)可逆地儲存鋰并緩沖體積變化。三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)了電子導(dǎo)電、離子傳輸和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的統(tǒng)一。此外，該合金負(fù)極對硫化物電解質(zhì)具有優(yōu)異的化學(xué)與電化學(xué)穩(wěn)定性，無需額外構(gòu)建人工固體電解質(zhì)界面膜保護(hù)層，進(jìn)一步簡化了全固態(tài)電池的界面設(shè)計和制造工藝。

　　得益于EICN結(jié)構(gòu)設(shè)計，ASZ@Li合金負(fù)極與Ni90高鎳正極配對后，全固態(tài)電池在55℃下展現(xiàn)出驚人的倍率性能，僅需72秒即可完成一次完整充放電，并在數(shù)千次循環(huán)后依然保持高容量，展現(xiàn)出優(yōu)異的實(shí)際應(yīng)用潛力。

　　通過進(jìn)一步研究，科研團(tuán)隊(duì)厘清了電子—離子協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的深層工作機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，鋁的引入有效提升了材料的電子導(dǎo)電能力，鋅則增強(qiáng)了材料親鋰性并降低鋰離子遷移勢壘，雙管齊下實(shí)現(xiàn)了電子與鋰離子的協(xié)同快速輸運(yùn)。

　　青島能源所研究員武建飛介紹，這種設(shè)計從根本上降低了界面阻抗，抑制硫化物電解質(zhì)分解并維持穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)，提升全固態(tài)電池在高倍率條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。（宋迎迎）

責(zé)任編輯：王萍