破解固态电池快充难题！清华SIGS在《自然》发布科研成果

电动车充电太慢、冬天“趴窝”、安全隐患大？下一代固态电池何时才能商用？如何同时实现“快充”和“长寿命”，是固态电池实用化面临的关键挑战。

近日，清华大学深圳国际研究生院（简称Tsinghua SIGS）康飞宇教授、贺艳兵教授、吕伟副教授、侯廷政助理教授团队，联合天津大学杨全红教授团队，在该领域实现重要突破，给固态电池锂金属负极穿上“塑性铠甲”，为长期困扰行业的固态电池界面失效问题提供了全新解决策略。

北京时间10月30日零时，研究成果以《用于固态电池的塑性固态电解质界面》为题，在线发表于《自然》（Nature）期刊，这是清华大学深圳国际研究生院今年在《自然》上发表的第四篇文章成果。

固态电池被视作下一代动力电池终极方向

“传统液态电池像装着易燃液体的容器，一旦破损，就可能起火甚至爆炸。而固态电池用固体电解质替代液态电解液，能够有效解决易燃问题。”贺艳兵表示，固态电池就好比把里面的液态材料变成了坚硬的固体——不流动、不泄漏，从材料本源上杜绝燃爆风险，让电池变得更安全——这也是固态电池被视作下一代动力电池终极方向的核心逻辑。

虽然当前固态电池仍面临成本、快充技术工艺等挑战，但其在能量密度和安全性上的巨大优势，使其被视为下一代动力电池的终极方向。

固态锂金属电池，因其高能量密度和高安全性被誉为下一代动力电池的发展方向，在电动汽车和大规模储能等方面具有广阔的应用前景。大量研究表明，锂金属负极表面传统富无机组分固态电解质界面（SEI）——即电池的“保护膜”或“界面层”，虽然坚硬，但脆弱。一旦破裂，不仅会拖慢充电速度，更会导致短路等问题，使得电池在快充和低温环境下寿命急剧缩短。

针对上述挑战，团队创新性地提出了“塑性富无机SEI”的设计理念，开发出兼具优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲锂/疏锂特性的新型塑性SEI，大幅度提升了固态电池在大电流密度下和低温下的循环稳定性。

“以柔克刚”攻克数十年安全难题

深圳良好的创新氛围、科研环境和“产学研用”的良好生态，为该研究的顺利开展提供了很好的土壤。这项研究为固态电池“快充”与“寿命”难以得兼的问题找到了新的突破口，让固态电池的商用之路又向前迈进了一大步。

相关研究成果以《用于固态电池的塑性固态电解质界面》（A ductile solid electrolyte interphase for solid-state batteries）为题在线发表于《自然》期刊上。

文章通讯作者为康飞宇、贺艳兵、吕伟、侯廷政和杨全红。清华大学深圳国际研究生院2022级博士米金硕、2023级硕士生杨俊、2021级博士陈立坤和2022级博士生崔雯渟为论文共同第一作者。其他作者还包括清华大学深圳国际研究生院干林副教授、柳明副教授，东方理工大学韩兵助理教授，深圳大学黄妍斐副教授等。

采写：南都N视频记者 伍曼娜 通讯员 米金硕 贺艳兵 叶思佳

图片来源：科研团队