我团队开发出全固态电池超快充锂合金负极
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2026-07-15 14:18:34
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来源:科技日报

全固态电池要实现充电如加油般快捷,负极是“关键战场”。14日,记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉,该所武建飞研究团队提出并系统验证了电子—离子协同导电网络(EICN)设计理念,为突破全固态电池超快充瓶颈提供了新的材料设计范式。相关研究成果近日发表于国际学术期刊《ACS可持续化学与工程》。

硫化物全固态电池兼具高能量密度和优异的安全性,是全球动力电池竞逐的制高点。然而,电池在高倍率充放电过程中,负极电子传输缓慢、锂离子扩散受限、固—固界面持续退化和枝晶生长等问题相互交织,制约了全固态电池的倍率性能和循环寿命。

针对这一难题,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队提出电子—离子协同导电网络设计策略,并开发出新型Li–Al–Si–Zn(ASZ@Li)四元合金负极。该合金负极由锂铝、锂锌和锂硅多相组成,其中,锂铝相构建出连续的电子传输通路,好比为电极铺设了高速电子公路;锂锌相展现出极强的亲锂性,充当了锂离子的快速、均匀传输通道;富硅区域则负责可逆地储存锂并缓冲体积变化。三者协同实现了电子导电、离子传输和结构稳定性的统一。

得益于EICN结构设计,ASZ@Li合金负极与Ni90高镍正极配对后,全固态电池在55℃下展现出惊人的倍率性能,仅需72秒即可完成一次完整充放电,并在数千次循环后依然保持高容量,展现出优异的实际应用潜力。

通过进一步研究,科研团队厘清了电子—离子协同导电网络的深层工作机制。研究发现,铝的引入有效提升了材料的电子导电能力,锌则增强了材料亲锂性并降低锂离子迁移势垒,双管齐下实现了电子与锂离子的协同快速输运。

武建飞介绍,这种设计从根本上降低了界面阻抗,抑制硫化物电解质分解并维持稳定的界面结构,提升全固态电池在高倍率条件下的循环稳定性。

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