十一假期刚过,新能源领域就迎来重磅消息 —— 中国科学院物理研究所黄学杰团队联合华中科技大学、中科院宁波材料所等机构,研发出全新阴离子调控技术,成功解决全固态金属锂电池的 “界面接触” 核心难题。这项成果不仅登上国际顶刊《自然 - 可持续发展》,更被业内视为全固态电池从实验室走向量产的 “关键一跃”。第一财经独家专访黄学杰时,他明确表示:“现在技术障碍已突破,预计产业界会很快跟进应用。”
全固态电池被公认为下一代电池技术的 “明珠”,尤其是硫化物电解质路线,因离子电导率高、兼容性强,成为全球研发焦点。但长期以来,一个难题始终卡住产业化进程 ——固态电解质与金属锂电极的界面接触问题。
金属锂是理想的电池负极材料,但其体积会随充放电循环膨胀收缩。这就导致它与刚性的固态电解质之间容易产生缝隙,形成孔洞,进而引发界面阻抗飙升、容量快速衰减,甚至出现锂枝晶短路风险。为解决这个问题,行业此前普遍采用 “外部加压” 方案:通过机械压力把电极和电解质 “压紧”,强制维持接触。
数据显示,施加 1MPa 压力时,硫化物电解质与锂电极的初始阻抗能降低 80%;压力增至 2MPa,锂枝晶生长速率可减少 90%。但这种方案的弊端显而易见:丰田早期研发的全固态电池原型,就因需要 5MPa 的高压,导致电池体积和重量大幅增加,根本无法适配新能源汽车、手机等轻量化需求场景。即便后来有企业尝试用弹性封装层提供低压力,也面临成本高企的问题,商业化性价比极低。
黄学杰团队的研究,正是瞄准了这一痛点。他们创新提出的 “阴离子调控技术”,彻底摆脱了对外部压力的依赖 —— 通过在硫化物电解质中加入碘离子,让界面接触从 “被动加压” 变成 “主动适配”。
黄学杰团队的核心思路,是让电解质中的阴离子 “动起来”。传统固态电解质里,阴离子通常固定在晶格中,只能靠锂离子迁移导电;而他们通过在硫化物电解质(如 Li3.2PS4I0.2)中掺杂碘离子,构建了一套 “动态界面调节机制”。
在电场作用下,碘离子会向电极界面迁移,原位形成一层 “富碘界面层”。这层界面层就像 “智能胶水”:当金属锂电极因充放电膨胀收缩时,它能主动吸引锂离子,自动填充产生的缝隙和孔洞,始终保持电解质与电极的紧密接触。更关键的是,这种接触无需外部压力 —— 团队实验证实,这是国际上首次实现 “零外压硫化物电解质全固态锂金属电池” 稳定工作。
从性能数据来看,这项技术的突破十分显著:在实验室环境下,采用该技术的电池循环稳定性大幅提升,即便在低压力甚至无压力条件下,也能有效抑制锂枝晶生长,减少界面副反应。黄学杰透露,目前技术已通过初步验证,但产业化仍需攻克最后一道难关:“低压力下高比容量正极的离子导电路径保持,还是需要进一步优化的挑战。”
技术突破的背后,是资本市场对固态电池赛道的热烈追捧。近半年来,固态电池相关概念持续升温,成为新能源领域的 “明星赛道”。
数据显示,国证新能源电池指数(980027.SZ)从 2025 年 4 月的 1747.18 点,一路上涨至 10 月的 3569.08 点,半年时间涨幅超过 100%,翻倍行情凸显市场信心。头部电池企业的股价更是水涨船高:宁德时代(300750.SZ)市值突破 1.83 万亿元,创下历史新高,较 4 月低点近乎翻倍;亿纬锂能(300014.SZ)、国轩高科(002074.SZ)股价表现同样亮眼,较 4 月低点分别上涨 148.84%、154.94%。
业内人士分析,黄学杰团队的技术突破,将进一步加速产业端的研发投入。目前行业普遍认为,2026-2027 年是固态电池小批量量产的关键节点,而此次 “零外压” 技术的落地,有望让这一时间点提前 —— 一旦解决高比容量正极的适配问题,全固态电池将快速进入商业化阶段,届时新能源汽车续航突破 1000 公里、消费电子续航翻倍,都将从愿景变为现实。
对于普通消费者而言,这项技术的意义更直接:未来的电动车不仅续航更长、充电更快,还能因电池结构简化降低成本;手机、笔记本等设备,也将摆脱 “一天多充” 的困扰。随着黄学杰团队的成果向产业界转化,一个更高效、更安全的电池时代,已渐行渐近。