我科研團隊開發(fā)出用于全固態(tài)電池的超快充鋰合金負極
來源：科技日報 時間：2026-07-15 09:51
全固態(tài)電池要實現充電如加油般快捷，負極是“關鍵戰(zhàn)場”。14日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）獲悉，該所武建飛研究團隊提出并系統(tǒng)驗證了電子—離子協(xié)同導電網絡設計理念，為突破全固態(tài)電池超快充瓶頸提供了新的材料設計范式。相關研究成果近日發(fā)表于《ACS可持續(xù)化學與工程》。
硫化物全固態(tài)電池兼具高能量密度和優(yōu)異的安全性，是全球動力電池競逐的制高點。然而，電池在高倍率充放電過程中，負極電子傳輸緩慢、鋰離子擴散受限、固—固界面持續(xù)退化和枝晶生長等問題相互交織，制約了全固態(tài)電池的倍率性能和循環(huán)壽命。
針對這一難題，青島能源所研究團隊提出電子—離子協(xié)同導電網絡（EICN）設計策略，并開發(fā)出新型Li–Al–Si–Zn（ASZ@Li）四元合金負極。該合金負極由鋰鋁、鋰鋅和鋰硅多相組成，其中，鋰鋁相構建出連續(xù)的電子傳輸通路，好比為電極鋪設了高速電子公路；鋰鋅相展現出極強的親鋰性，充當了鋰離子的快速、均勻傳輸通道；富硅區(qū)域則負責可逆地儲存鋰并緩沖體積變化。三者協(xié)同實現了電子導電、離子傳輸和結構穩(wěn)定性的統(tǒng)一。此外，該合金負極對硫化物電解質具有優(yōu)異的化學與電化學穩(wěn)定性，無需額外構建人工固體電解質界面膜保護層，進一步簡化了全固態(tài)電池的界面設計和制造工藝。
得益于EICN結構設計，ASZ@Li合金負極與Ni90高鎳正極配對后，全固態(tài)電池在55℃下展現出驚人的倍率性能，僅需72秒即可完成一次完整充放電，并在數千次循環(huán)后依然保持高容量，展現出優(yōu)異的實際應用潛力。
通過進一步研究，科研團隊厘清了電子—離子協(xié)同導電網絡的深層工作機制。研究發(fā)現，鋁的引入有效提升了材料的電子導電能力，鋅則增強了材料親鋰性并降低鋰離子遷移勢壘，雙管齊下實現了電子與鋰離子的協(xié)同快速輸運。
青島能源所研究員武建飛介紹，這種設計從根本上降低了界面阻抗，抑制硫化物電解質分解并維持穩(wěn)定的界面結構，提升全固態(tài)電池在高倍率條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。（宋迎迎）
責任編輯：王萍
