導(dǎo)讀：突破技術(shù)死局！我國(guó)首款高能量密度固態(tài)電池問(wèn)世，彎道超車了？

往昔，歐美在相關(guān)領(lǐng)域主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定；如今，中國(guó)開始掌握規(guī)則書寫權(quán)！日前，清華大學(xué)張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)宣告，全球首款基于“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”的高能量密度固態(tài)電池已完成軟包驗(yàn)證。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》。據(jù)了解，該固態(tài)電池在能量密度與安全性這兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上，全面超越特斯拉、QuantumScape等企業(yè)推出的最新固態(tài)電池方案。

這款固態(tài)電池搭載了新型含氟聚醚基聚合物電解質(zhì)（FPE - SPE），并集成了高負(fù)載富鋰錳基正極。它不僅打破了二維材料規(guī)模化應(yīng)用的世界紀(jì)錄，更具有重大的里程碑意義，標(biāo)志著中國(guó)在下一代動(dòng)力電池領(lǐng)域成功實(shí)現(xiàn)了從“跟跑者”到“領(lǐng)跑者”的角色轉(zhuǎn)變。

01分子級(jí)“穩(wěn)定繡花”：中國(guó)突破技術(shù)死局

在動(dòng)力電池領(lǐng)域，“能量密度與安全性難以兼顧”這一難題長(zhǎng)期以來(lái)桎梏著行業(yè)發(fā)展。傳統(tǒng)液態(tài)電池的能量密度已觸及255瓦時(shí)每千克的上限，且由于電解液具有易燃性、正極易發(fā)生退化等問(wèn)題，成為了行業(yè)升級(jí)進(jìn)程中的重大阻礙。

全球范圍內(nèi)的固態(tài)電池研發(fā)亦陷入瓶頸：部分固態(tài)電池在正極充放電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)“放氧”現(xiàn)象，循環(huán)50次后電量衰減超過(guò)20%；另有部分固態(tài)電池存在電解質(zhì)與電極貼合不緊密的問(wèn)題，良品率甚至難以達(dá)到85%。

而此次清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型固態(tài)電池，憑借對(duì)含氟聚醚基電解質(zhì)的分子級(jí)調(diào)控，被國(guó)際業(yè)界視為突破困境的“終極方案”。具體而言，張教授團(tuán)隊(duì)采用的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，宛如以“分子繡花針”替代傳統(tǒng)的“硬堆疊”方法：其一，構(gòu)建了“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”，能夠精準(zhǔn)調(diào)控鋰離子周圍的環(huán)境，為正極添加一層“防護(hù)衣”，有效阻止氧的逸出；其二，運(yùn)用原位聚合技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的方式，將液態(tài)材料注入并加熱，使電解質(zhì)在電極表面“生長(zhǎng)”而成。同時(shí)，借助人工智能對(duì)10萬(wàn)組參數(shù)進(jìn)行分析，在72小時(shí)內(nèi)尋得最佳方案，使貼合良品率飆升至99.8%，遠(yuǎn)高于全球平均水平。

“液態(tài)電池猶如在‘易燃框架’上修補(bǔ)漏洞，而新型固態(tài)電池則是于分子層面進(jìn)行‘精細(xì)雕琢’?！睆垙?qiáng)教授的這一表述精準(zhǔn)地揭示了其中的難度。

更為關(guān)鍵的是，此項(xiàng)突破并非僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)層面。該新型固態(tài)電池的厚度僅為傳統(tǒng)電池的三分之一，具備適配智能穿戴設(shè)備與無(wú)人機(jī)的潛力；其使用溫度范圍可從零下40攝氏度至200攝氏度，適用于極地科考以及航天設(shè)備等特殊場(chǎng)景；高達(dá)604瓦時(shí)每千克的能量密度，能夠使電動(dòng)車的續(xù)航里程超過(guò)1200公里，從而徹底消除用戶的里程焦慮。

就連國(guó)外媒體也不得不承認(rèn)：“中國(guó)技術(shù)已然從‘追隨圖紙’的階段邁入了‘制定標(biāo)準(zhǔn)’的時(shí)代。”

02從追趕到領(lǐng)跑，中國(guó)掀起逆襲潮

當(dāng)固態(tài)電池領(lǐng)域從遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的仰望姿態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髦贫ㄐ乱?guī)則的引領(lǐng)角色，與之相類似的“突圍”場(chǎng)景正在多個(gè)領(lǐng)域中悄然呈現(xiàn)：在全球盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)，中國(guó)已占據(jù)70%的份額；C919飛機(jī)成功打破國(guó)外長(zhǎng)期的壟斷局面。

由此可見，從能源領(lǐng)域到生命科學(xué)范疇，從精密制造行業(yè)到前沿材料領(lǐng)域，中國(guó)正全方位、持續(xù)性地鞏固并增強(qiáng)其在全球的話語(yǔ)權(quán)。

03彎道超車，給我們帶來(lái)了什么？

當(dāng)下，由清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型固態(tài)電池，相關(guān)研究成果已榮登權(quán)威期刊《自然》。未來(lái)，該電池將在多個(gè)民生及高端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)落地應(yīng)用。

據(jù)團(tuán)隊(duì)成員披露，此項(xiàng)研究的核心價(jià)值不僅體現(xiàn)在性能方面的突破，更在于提供了一條“低門檻”的量產(chǎn)路徑。其采用的原位聚合技術(shù)，無(wú)需對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行重建，僅需在現(xiàn)有的鋰電設(shè)備基礎(chǔ)上加以改造，注入液態(tài)單體前驅(qū)液并加熱聚合，便可形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)。這一舉措大幅降低了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的成本與難度。

與此同時(shí)，新型含氟聚醚電解質(zhì)體系已斬獲多項(xiàng)核心專利，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展筑牢了堅(jiān)實(shí)的壁壘。誠(chéng)如網(wǎng)友@能源觀察員所評(píng)論的那樣：“往昔，總認(rèn)為高端電池領(lǐng)域只能仰仗歐美；如今才驚覺(jué)，我們本國(guó)的科學(xué)家正逐步將‘長(zhǎng)續(xù)航、高安全’的電池夢(mèng)想融入日常生活?！?/p>