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12月29日，國務(wù)院關(guān)稅稅則委員會發(fā)布《2026年關(guān)[詳細(xì)]
續(xù)航翻倍未來可期：韓國科學(xué)家突破性設(shè)計(jì)讓電池能量密度躍升1270 Wh/L
2025年12月27日 14:16:54
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：3105
測試結(jié)果顯示，兩者協(xié)同作用，顯著提升了電池性能。在4.6毫安時(shí)/平方厘米的高面積容量與2.3毫安/平方厘米的電流密度下，該電池循環(huán)100次后仍能保持81.9%的初始容量，平均庫侖效率高達(dá)99.6%。這些指標(biāo)支撐其實(shí)現(xiàn)了1270瓦時(shí)/升的超高體積能量密度。
當(dāng)前市場上主流電動汽車鋰離子電池的體積能量密度大約在600-700瓦時(shí)/升之間。這是限制電動汽車?yán)m(xù)航能力的主要因素之一。
據(jù)報(bào)道，韓國科學(xué)家開發(fā)出一種新型無陽極鋰金屬電池，其體積能量密度高達(dá)1270瓦時(shí)/升，約為當(dāng)前電動汽車主流鋰離子電池的兩倍。這項(xiàng)成果有望使電動汽車?yán)m(xù)航里程翻倍。
傳統(tǒng)鋰電池的陽極(負(fù)極)通常由石墨等材料構(gòu)成，這些材料本身不儲存鋰離子，僅作為鋰離子的“宿主”，因此占據(jù)了相當(dāng)體積卻貢獻(xiàn)有限容量。無陽極設(shè)計(jì)打破了這一傳統(tǒng)框架，完全消除了預(yù)裝的負(fù)極活性材料，僅在電池首次充電時(shí)，鋰離子從正極材料中“搬出”，直接在負(fù)極集流體上形成一層純鋰金屬薄膜作為陽極。這種設(shè)計(jì)最大限度地提高了電池內(nèi)部可用于能量存儲的空間占比，是實(shí)現(xiàn)超高能量密度的核心思路。但長期以來，如何控制鋰金屬的均勻沉積、防止枝晶生長是這一技術(shù)路線的最大挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)的核心創(chuàng)新在于解決了鋰金屬沉積的難題。他們提出了一種 “宿主材料(RH)”與“設(shè)計(jì)電解液(DEL)”協(xié)同耦合的策略。宿主材料是一種經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的聚合物框架，內(nèi)部嵌入了微小的銀納米顆粒。它像一座原子級的“建筑框架”，引導(dǎo)鋰離子在充電過程中均勻、平整地沉積在集流體上，避免形成尖銳、危險(xiǎn)的枝晶。
與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)精心配制的電解液能在形成的鋰金屬表面原位生成一層堅(jiān)固、富含無機(jī)物的保護(hù)層(富含Li?O和Li?N)。這層保護(hù)膜就像一個智能的“防護(hù)涂層”，既能穩(wěn)定電極與電解液的界面，又能有效防止副反應(yīng)的發(fā)生。
測試結(jié)果顯示，兩者協(xié)同作用，顯著提升了電池性能。在4.6毫安時(shí)/平方厘米的高面積容量與2.3毫安/平方厘米的電流密度下，該電池循環(huán)100次后仍能保持81.9%的初始容量，平均庫侖效率高達(dá)99.6%。這些指標(biāo)支撐其實(shí)現(xiàn)了1270瓦時(shí)/升的超高體積能量密度。
尤為重要的是，研究團(tuán)隊(duì)并未止步于小型紐扣電池的測試。他們將這一技術(shù)應(yīng)用到了更接近實(shí)際電動汽車使用場景的軟包電池中進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，即使在更大尺寸、更具工程挑戰(zhàn)性的軟包電池中，這一技術(shù)方案依然有效，這為其未來的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見，這項(xiàng)技術(shù)一旦成功產(chǎn)業(yè)化，不僅能大幅緩解電動汽車用戶的“里程焦慮”，還可能重新定義電子設(shè)備的續(xù)航，甚至推動航空電動化等新興領(lǐng)域的發(fā)展。
相關(guān)成果Synergistic Coupling of Host and Electrolyte Achieving 1270 Wh L−1 in Anode-Free Lithium Metal Batteries于近日發(fā)表于新一期《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)。
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