科技 | 德国科学家突破电池技术瓶颈：金属绒电极实现85%能量密度跃升‌

据媒体报道，德国马克斯·普朗克医学研究所近日公布了一项颠覆性的电池技术创新，该技术通过采用金属绒电极结构，有望彻底改变现有电池的能量密度和功率性能格局。

由著名科学家约阿希姆·斯帕茨教授带领的研究团队发现，使用微米级金属丝编织的三维绒网作为电极接触材料，可以突破传统电池设计的多个技术限制。这项创新可使电池能量密度提升达85%，将对从电动汽车到便携电子设备的多个行业产生深远影响。

斯帕茨教授表示："这项发现建立在我们揭示的电极离子传输新机制之上。"传统电池电极由储存电荷的活性材料和传输电流的接触材料（通常为铜箔或铝箔）构成。然而，活性材料虽擅长储电，却存在离子传导性差的固有缺陷。

海德堡团队的研究表明，金属表面可成为金属离子的"高速公路"。他们发现锂离子在铜表面会脱去分子外壳，形成被称为亥姆霍兹层的电双层结构。斯帕茨强调："通过特制测量装置和理论计算，我们证实锂离子在亥姆霍兹层的移动速度比在电解液中快56倍。"

研究人员将活性材料与由百分之一毫米级金属丝编织的3D绒网结合，构建出三维电荷载体传输网络。这种创新设计不仅实现了适合电动汽车快充需求的十倍厚电极，还将接触金属等非储能材料用量减少约50%。与传统箔式电极相比，能量密度实现了高达85%的显著提升。

斯帕茨用自然界的三维血管网络作类比指出："通过二维层状结构供能的传统方式效率低下，我们的技术目标正是构建能够高效充放电的三维电荷载体传输网络。"

除性能飞跃外，新型绒网电极在制造工艺方面也展现出显著优势。传统工艺需要将活性材料薄层涂覆在金属箔上，该过程不仅复杂，还涉及有毒溶剂。新技术则可采用粉末形式直接将活性材料填入绒网结构。

斯帕茨预估："通过干法填充工艺，我们有望节省30-40%的生产成本，生产设施占地面积也可减少三分之一。"他认为这项创新将显著提升欧洲制造商在快速发展的电池技术领域的竞争力，并表示："借助这项技术，我们有机会实现与亚洲厂商的并跑甚至超越。"

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来源：快科技等

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