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中國科學院物理研究所聯合華中科技大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等組成的研究團隊，近日開發出一種陰離子調控技術，解決全固態金屬鋰電池中電解質和鋰電極之間難以緊密接觸的難題，為其走向實用化提供關鍵技術支撐。
解決電解質和鋰電極接觸難題
《新華社》7日報道，由中國科學院物理研究所黃學傑團隊聯合華中科技大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等組成的研究團隊，團隊開發出一種陰離子調控技術，解決全固態金屬鋰電池中電解質和鋰電極之間難以緊密接觸的難題。相關研究成果已於7日發表在國際學術期刊《自然-可持續發展》（Nature Sustainability）。
全固態金屬鋰電池被視為下一代儲能技術的重要發展方向。然而，固態電解質與金屬鋰電極的界面接觸問題一直是制約其產業化的難題。傳統做法依靠笨重的外部設備持續施壓，但鋰電極和電解質之間仍然存在大量微小孔隙和裂縫——這不僅會縮短電池壽命，還可能帶來安全隱患。
為實現實用化邁出決定性一步
為破解這一困境，研究團隊在電解質中引入了碘離子。在電池工作時，這些碘離子會在電場作用下移動至電極界面，形成一層富碘界面。這層界面能夠主動吸引鋰離子，自動填充所有的縫隙和孔洞，讓電極和電解質始終保持緊密貼合。
經測試，基於該技術制備出的原型電池經歷數百次循環充放電後，性能依然穩定，遠超現有同類電池水平。據介紹，這種新設計不僅制造更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用，未來有望為人形機器人、電動航空、電動汽車等領域帶來更安全高效的能源解決方案。
美國馬里蘭大學教授、固態電池專家王春生評價道：「該研究解決了制約全固態電池商業化的關鍵瓶頸問題，為實現其實用化邁出了決定性一步」。
固態鋰電池界面調控的新方案
中國科學院金屬研究所9月17日公布，該所科研團隊近日在固態鋰電池領域取得突破，為解決固態電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關鍵難題提供了新路徑。該研究成果已於近日發表在國際學術期刊《先進材料》（Advanced Materials）。固態鋰電池因其高安全性和高能量密度，被視為下一代儲能技術的重要發展方向。然而，傳統固態電池中電極與電解質之間的固-固界面接觸不良，導致離子傳輸阻力大、效率低，嚴重制約其實際應用。
一體化聚合物電極-電解質材料的設計（中國科學院金屬研究所圖片）
研究團隊利用聚合物分子的設計靈活性，在主鏈上同時引入具有離子傳導功能的乙氧基團和具備電化學活性的短硫鏈，制備出在分子尺度上實現界面一體化的新型材料。該材料不僅具備高離子傳輸能力，還能在不同電位區間實現離子傳輸與存儲行為的可控切換。
一體化聚合物的電化學性能及電位依賴的離子傳輸-儲存機制（中國科學院金屬研究所圖片）
柔性電池具有優異抗彎摺性能
科研人員介紹，基於該材料構建的一體化柔性電池表現出優異的抗彎摺性能，可承受20000次反覆彎摺。當將其作為複合正極中的聚合物電解質使用時，複合正極能量密度提升達86%。此項研究為發展高性能、高安全性固態電池提供了新的材料設計思路與研究範式。