近日，我國科學(xué)家成功攻克了全固態(tài)金屬鋰電池的“卡脖子”難關(guān)，讓固態(tài)電池性能實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)：以前100公斤電池頂多支持500公里續(xù)航，如今有望突破1000公里天花板。這是怎么做到的？我們來一探究竟。
要理解這一突破，得先搞懂固態(tài)電池為什么還沒有廣泛走向市場？電池充放電全靠鋰離子在正負(fù)極間“往返跑”。可以說，鋰離子是電池中的“外賣小哥”，負(fù)責(zé)把電子從電池正極送到負(fù)極，固體電解質(zhì)就是它們“送外賣”的“高速公路”。常用的硫化物固體電解質(zhì)，硬度高、脆如陶瓷；而金屬鋰電極卻軟得像橡皮泥。這兩種材料貼合時(shí)，就像把橡皮泥粘在陶瓷板上，界面處坑坑洼洼，這樣難走的路，很影響電池充放電效率。
如今，我國多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)紛紛出手，三大關(guān)鍵技術(shù)突破讓“陶瓷板”和“橡皮泥”實(shí)現(xiàn)嚴(yán)絲合縫，有望解決固-固界面接觸難題，徹底打通固態(tài)電池的續(xù)航瓶頸。
第一是中國科學(xué)院物理研究所聯(lián)合多家單位的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“特殊膠水”——碘離子。在電池工作時(shí)，碘離子像“交通警察”，順著電場跑到電極和電解質(zhì)的接口處。主動(dòng)吸引通行的鋰離子過來，像流沙一樣，哪里有小縫隙、小孔洞，就自動(dòng)流過去填滿。通過一番縫縫補(bǔ)補(bǔ)，電極和電解質(zhì)能自己貼得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，從而突破了全固態(tài)電池走向?qū)嵱玫淖畲笃款i。
第二是中國科學(xué)院金屬研究所的“柔性變身術(shù)”。科學(xué)家用聚合材料給電解質(zhì)打造了一副“骨架”，讓電池像升級(jí)版保鮮膜一樣抗拉耐拽。彎折2萬次、擰成麻花狀都完好無損，完全不怕日常形變。同時(shí)，在柔性骨架中加入一些“化學(xué)小零件”，它們有的能讓鋰離子跑得更快，有的能額外“抓”住更多鋰離子，直接讓電池儲(chǔ)電能力提升86%。
第三是清華大學(xué)的“氟力加固”。科研團(tuán)隊(duì)用含氟聚醚材料改造電解質(zhì)，氟的“耐高壓本事”極強(qiáng)，電極表面的“氟化物保護(hù)殼”，能夠防止高電壓“擊穿”電解質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)在滿電狀態(tài)下經(jīng)過針刺測試、120℃高溫箱測試都不會(huì)爆炸，可以確保安全與續(xù)航“雙在線”。
未來已來，固態(tài)電池的硬核技術(shù)突破，正在把新能源出行的“未來”變成“現(xiàn)實(shí)”。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 高博遠(yuǎn))