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近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心研究員黃學杰團隊聯合華中科技大學教授張恒團隊、中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員姚霞銀團隊開發出一種陰離子調控技術，突破了全固態電池走向實用的最大瓶頸。相關研究成果發表于《自然-可持續發展》。

全固態金屬鋰電池被譽為下一代儲能技術的“圣杯”，但它一直面臨一個棘手難題——固態電解質和金屬鋰電極之間必須保持緊密接觸。傳統做法要靠笨重的外部設備持續施壓，導致電池又大又重，難以投入實際應用。

在這項研究中，研究團隊找到了問題癥結，即全固態金屬鋰電池中鋰電極和電解質之間的接觸不理想，存在大量微小的孔隙和裂縫。

為解決這一問題，研究團隊在硫化物電解質中引入碘離子。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，像“自我修復”一樣自動填充進所有縫隙和孔洞，從而讓電極和電解質始終保持緊密貼合，使得全固態鋰電池的界面接觸不再依賴外部加壓。

更重要的是，基于該技術制備出的原型電池，在標準測試條件下循環充放電數百次后，性能依然穩定優異，遠超現有同類電池的水平。

美國馬里蘭大學教授、固態電池專家王春生認為，傳統技術需要施加超過5兆帕，即相當于50個大氣壓的外力來維持界面穩定，而新技術從根本上改變了這一困境，在實現實用化方面邁出決定性一步。

黃學杰表示，這種新設計不僅使全固態鋰電池的制造變得更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用。“采用這項技術可以做出能量密度超過500瓦時/千克的電池，電子設備的續航時間有望提升兩倍以上，將加速高能量密度全固態金屬鋰電池的發展，未來有望在人形機器人、電動航空、電動汽車等領域大顯身手，帶來更安全、更高效的能源解決方案。”

不過，黃學杰指出，未來面臨的困難會集中在工藝和裝備研發方面，預計量產還需3至5年時間。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-025-01649-y

（原載于《中國科學報》?2025-10-13 第1版 要聞）