發(fā)布時(shí)間:2026-01-19
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隨著全球?qū)﹄妱?dòng)汽車?yán)m(xù)航里程和消費(fèi)電子產(chǎn)品待機(jī)時(shí)間的要求不斷提高,開發(fā)更高能量密度的電池體系成為科研與產(chǎn)業(yè)界的焦點(diǎn)。金屬鋰負(fù)極因其極高的理論比容量和極低的電化學(xué)電位,被視為下一代高能量密度電池(如鋰硫電池、鋰空電池及固態(tài)電池)的理想負(fù)極材料,有望推動(dòng)能源存儲(chǔ)技術(shù)的革新。
然而,金屬鋰負(fù)極的商業(yè)化應(yīng)用長(zhǎng)期受限于兩大挑戰(zhàn):一是在循環(huán)過(guò)程中鋰離子沉積不均勻引發(fā)的鋰枝晶生長(zhǎng),可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,引發(fā)安全隱患;二是金屬鋰與電解液之間持續(xù)劇烈的副反應(yīng),造成活性物質(zhì)與電解液的不斷消耗,嚴(yán)重縮短電池循環(huán)壽命。這些問(wèn)題的**在于電極與電解液之間不穩(wěn)定的固液界面。
針對(duì)這一瓶頸,國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)致力于通過(guò)界面工程來(lái)穩(wěn)定金屬鋰負(fù)極。**突破性進(jìn)展來(lái)自一種創(chuàng)新性的原位界面涂層技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在金屬鋰表面構(gòu)筑一層具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分的人造固體電解質(zhì)界面膜。
這層人工界面膜具備多重優(yōu)異特性:首先,其力學(xué)性能**,具有高楊氏模量,能夠物理抑制鋰枝晶的刺穿;其次,該膜層具有均勻的鋰離子通道和優(yōu)異的鋰離子導(dǎo)電性,能引導(dǎo)鋰離子均勻沉積,實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶的平整鋰沉積形態(tài);第三,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,能有效阻隔金屬鋰與電解液的直接接觸,大幅減少副反應(yīng)發(fā)生。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,采用該新型涂層保護(hù)的金屬鋰負(fù)極,在實(shí)用化測(cè)試條件下展現(xiàn)出**提升的性能。在匹配高容量正極的全電池測(cè)試中,電池的循環(huán)壽命得到數(shù)倍延長(zhǎng),庫(kù)倫效率(反映充放電可逆性的關(guān)鍵指標(biāo))穩(wěn)定在較高水平。同時(shí),電池在過(guò)充、擠壓等嚴(yán)苛安全測(cè)試中也表現(xiàn)出更好的耐受性。
此項(xiàng)研究成果已發(fā)表于國(guó)際**能源材料期刊,并申請(qǐng)了多項(xiàng)**。業(yè)內(nèi)**評(píng)價(jià),該界面工程方案設(shè)計(jì)巧妙,制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)潔,易于與現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝銜接,為金屬鋰電池從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)提供了切實(shí)可行的技術(shù)路徑。
盡管將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為大規(guī)模量產(chǎn)仍需解決工藝優(yōu)化、成本控制等工程問(wèn)題,但這一突破無(wú)疑為開發(fā)更安全、更長(zhǎng)壽命的金屬鋰電池注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。預(yù)計(jì)相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展將加速推動(dòng)包括電動(dòng)汽車、先進(jìn)消費(fèi)電子及規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域在內(nèi)的能源存儲(chǔ)解決方案的升級(jí)換代。