(来源:经济参考报)
近日,白马湖实验室固态电池团队传来好消息:在破解硼化物固态电池外部压力束缚等技术难题方面取得关键进展。这支团队深耕硼化物固态电池技术领域,接连攻克多项技术瓶颈,顺利完成20Ah大容量电芯试制,推动前沿科技成果从实验室走向产业化。
固态电池以固态电解质替代传统液态电解液与隔膜,大幅提升了电池的安全性能和宽温域适配能力,是新一代储能技术的核心发展方向。
当前,行业内固态电池电解质主要有硫化物、卤化物等多条技术路线。白马湖实验室固态电池团队另辟蹊径,选定硼化物电解质作为研发方向。
“硼化物电解质的热稳定性更强,材料本身的界面电阻更低,综合性能更加均衡。同时,硼元素储量丰富,原材料获取便捷、成本较低。”团队技术负责人表示。
自2024年4月组建以来,该团队至今已同步开展了上万组高通量筛选实验,确定了电解质的基础配方体系,并持续开展精细化迭代,最大化挖掘材料综合性能。
目前,团队围绕材料配方、成膜工艺、电芯封装等环节,累计取得40余项自主知识产权,搭建起涵盖材料合成、配方设计、电极匹配、电芯集成的全链条专利体系。
在固态电池产业化进程中,团队面临不少全球共性的技术痛点。以外部压力束缚为例,全固态电芯的各层材料为固态接触,一般要施加40MPa以上的外部压力才能保障界面间离子正常传输。但厚重的加压结构不仅会挤占电池内部空间、降低能量密度,还难以适配智能穿戴设备等轻量化的终端产品。
针对这一痛点,团队开展结构创新,对负极与电解质层进行一体化设计,经过多轮样品验证与结构调试,成功将电芯运行所需外部压力降至5MPa以下。
锂枝晶生长也是制约固态电池寿命与安全性的共性难题。电池长期循环使用过程中,负极表面易析出树枝状的金属锂晶体,极易刺穿电解质层引发电芯短路。该团队依托硼化物材料的结构特性,引导锂离子在负极表面均匀沉积,结合负极改性工艺,有效抑制锂枝晶生成。
在多重技术突破的加持下,白马湖实验室研发的固态电池综合性能亮眼。
实测数据显示,这种电池能量密度达400Wh/kg,循环寿命超过2000次,在热箱安全实验中可耐受180℃高温。今年年初,团队还顺利完成20Ah大容量电芯试制。
由于在极寒、高温的特种作业环境能够稳定供电,且续航与负载能力表现优异,团队将硼化物固态电池的核心应用场景锁定为三大方向:低空无人飞行器、具身智能机器人以及高端3C产品。
“配备传统电池的无人机在高低温环境下续航通常受到限制,固态电池安全性更高,同等体积下电池容量也更大,无人机搭载固态电池之后可以有效增加飞行航程。”团队技术负责人表示,“对于机器人和轻巧的3C产品来说,高安全性、高能量密度的固态电池同样也是很好的选择。”
面向未来,该团队的目标非常清晰:一方面,持续放大电芯容量规格,优化工艺,提升产品良品率,同时联合终端企业开展实景工况测试;另一方面,主动对接产业链上下游,根据客户需求定制化调整电芯方案,以市场应用驱动技术迭代,加快推进规模化量产。
从实验室里上万次的配方筛选到攻克行业技术壁垒,白马湖实验室固态电池团队的每一次突破,都是科技创新赋能产业升级的生动实践。下阶段,团队将依托实验室创新机制与平台优势,持续推动固态电池完成从“样品”到“产品”、从“实验室”到“生产线”的跨越。