南方財經記者程浩 東莞報道
近日，全固態電池關鍵界面技術領域再迎重大突破。
來自東莞松山湖材料實驗室的中國科學院物理研究所研究員黃學杰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近期在頂級期刊Nature Sustainability《自然-可持續發展》發表了全固態電池研究的最新進展。該團隊開發出一種陰離子調控技術，解決了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了關鍵技術支撐。
此次論文的通訊作者黃學杰，也是此次帶領突破固態電池技術的中科院團隊負責人。黃學杰是中國科學院物理研究所博士生導師，長期專注于能量轉換與儲存材料以及納米材料離子輸運機理研究。作為國內動力電池領域的重要推動者，自1996起任課題組長主持物理所鋰離子電池及其關鍵材料的研究、開發與產業化工作，研究涵蓋梯度氧化物混合導體、磷酸鹽正極、高功率鋰電池、納米復合儲鋰材料及全固態電池技術。
圖為東莞松山湖材料實驗室副主任黃學杰。受訪單位供圖
目前，黃學杰兼任東莞松山湖材料實驗室副主任，繼續引領新一代鋰電池技術的基礎與應用研究，松山湖材料實驗室是廣東省首批啟動建設的四家省實驗室之一。
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。
黃學杰介紹，鋰金屬負極與固體電解質之間界面處易生成孔洞且隨循環而惡化，從而導致界面接觸失效和性能快速衰減，是全固態電池面臨的主要挑戰之一。傳統界面改性策略難以在充放電循環中動態維持緊密的界面接觸，因此通常需要施加極高的外部壓力來保障電池的正常工作，嚴重阻礙了它的實際應用。
為破解這一困境，黃學杰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。
基于此動態自適應界面，硫化物電解質（Li–B||Li4Ti5O12電池）在1.25mA cm-2的電流密度下循環2400次后，容量保持率高達90.7%。該工作解決了鋰金屬負極與高模量固體電解質之間固-固接觸失效的難題，推動了全固態鋰電池向實際應用邁出關鍵一步。
近期，全固態金屬鋰電池取得重大突破。
當前，全球范圍內正在展開一場全固態電池的技術競賽，全固態電池上車的量產沖刺也進入關鍵階段。黃學杰團隊的創新性研究成果刊發之后，引起了多個機構的注意，據介紹，這些創新性發現將為設計具有穩定電極-電解質界面的全固態電池提供新范式，加速高能量密度、可持續的鋰基負極電池技術在新興領域的應用進程，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。
南方財經記者了解到，目前松山湖材料實驗室已吸引了廣汽埃安、欣旺達等近20家電池產業鏈企業聚集在實驗室能源材料與器件創新工場，共同開發動力和儲能電池新一代產品，并有多家鋰電產業鏈企業在松山湖成立獨立研發企業，其開發的先進固態電極以及電池技術已率先在業內推廣。
“松山湖材料實驗室在新能源材料和器件創新，在新能源關鍵材料方面形成了區域創新優勢，在產業轉化方面積累了一定的創新實踐經驗，已初步形成新能源材料創新的‘松湖模式’，為新能源電池行業產品技術的迭代發展提供了新材料基礎。”黃學杰表示。
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