全固态金属锂电池取得重大突破，东莞科研团队参与攻克

近日，全固态电池关键界面技术领域再迎重大突破。

来自东莞松山湖材料实验室的中国科学院物理研究所研究员黄学杰团队联合华中科技大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等组成的研究团队近期在顶级期刊Nature Sustainability《自然-可持续发展》发表了全固态电池研究的最新进展。该团队开发出一种阴离子调控技术，解决了全固态金属锂电池中电解质和锂电极之间难以紧密接触的难题，为其走向实用化提供了关键技术支撑。

此次论文的通讯作者黄学杰，也是此次带领突破固态电池技术的中科院团队负责人。黄学杰是中国科学院物理研究所博士生导师，长期专注于能量转换与储存材料以及纳米材料离子输运机理研究。作为国内动力电池领域的重要推动者，自1996起任课题组长主持物理所锂离子电池及其关键材料的研究、开发与产业化工作，研究涵盖梯度氧化物混合导体、磷酸盐正极、高功率锂电池、纳米复合储锂材料及全固态电池技术。

目前，黄学杰兼任东莞松山湖材料实验室副主任，继续引领新一代锂电池技术的基础与应用研究，松山湖材料实验室是广东省首批启动建设的四家省实验室之一。

全固态金属锂电池被视为下一代储能技术的重要发展方向。然而，固态电解质与金属锂电极的界面接触问题一直是制约其产业化的难题。

黄学杰介绍，锂金属负极与固体电解质之间界面处易生成孔洞且随循环而恶化，从而导致界面接触失效和性能快速衰减，是全固态电池面临的主要挑战之一。传统界面改性策略难以在充放电循环中动态维持紧密的界面接触，因此通常需要施加极高的外部压力来保障电池的正常工作，严重阻碍了它的实际应用。

为破解这一困境，黄学杰研究团队在电解质中引入了碘离子。在电池工作时，这些碘离子会在电场作用下移动至电极界面，形成一层富碘界面。这层界面能够主动吸引锂离子，自动填充所有的缝隙和孔洞，让电极和电解质始终保持紧密贴合。

基于此动态自适应界面，硫化物电解质在1.25mA cm-2的电流密度下循环2400次后，容量保持率高达90.7%。该工作解决了锂金属负极与高模量固体电解质之间固-固接触失效的难题，推动了全固态锂电池向实际应用迈出关键一步。

当前，全球范围内正在展开一场全固态电池的技术竞赛，全固态电池上车的量产冲刺也进入关键阶段。黄学杰团队的创新性研究成果刊发之后，引起了多个机构的注意，据介绍，这些创新性发现将为设计具有稳定电极-电解质界面的全固态电池提供新范式，加速高能量密度、可持续的锂基负极电池技术在新兴领域的应用进程，未来有望为人形机器人、电动航空、电动汽车等领域带来更安全高效的能源解决方案。

南方财经记者了解到，目前松山湖材料实验室已吸引了广汽埃安、欣旺达等近20家电池产业链企业聚集在实验室能源材料与器件创新工场，共同开发动力和储能电池新一代产品，并有多家锂电产业链企业在松山湖成立独立研发企业，其开发的先进固态电极以及电池技术已率先在业内推广。

“松山湖材料实验室在新能源材料和器件创新，在新能源关键材料方面形成了区域创新优势，在产业转化方面积累了一定的创新实践经验，已初步形成新能源材料创新的‘松湖模式’，为新能源电池行业产品技术的迭代发展提供了新材料基础。”黄学杰表示。