如果一块电池既能扛住西伯利亚的-70℃极寒,又能耐受吐鲁番80℃的炙烤,还能像纸一样随意弯折不爆炸,这听起来像是科幻电影里的能源装备。但就在今天,中国科学家真的把它造出来了。
天津大学许运华教授团队联合华南理工大学等单位,在国际顶级期刊《自然》上发表了一项足以改变电池技术路线图的研究。他们成功研制出一种新型有机正极材料,并基于此制备出能量密度超过250瓦时/公斤的有机软包电池。这个数字很有分量——它已经超越了目前市面上广泛应用的磷酸铁锂电池。
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能量密度超过250瓦时/公斤的有机软包电池。(天津大学供图)
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有机软包电池性能图。(天津大学供图)
长期以来,锂电池正极材料一直被钴、镍等无机矿物“卡脖子”。这些材料不仅开采成本高、地缘供应风险大,而且天生“脆皮”,难以满足未来柔性电子的需求。而有机材料虽然来源广泛、分子可设计性强,但在过去几十年里始终有一个“死穴”:储能容量低、充不上电。
这一次,研究团队破解了这道密码。他们通过系统调控材料中电子与锂离子的“协同传输”效率,成功合成了集高导电性、快离子传输与高储能于一身的有机正极材料。
更令人惊喜的是,这款新型电池展现出了极其夸张的温度适应性。从-70℃的极寒到80℃的高温,它都能正常工作。这意味着,无论是极地科考设备还是沙漠中的储能电站,都不必再为电池“罢工”而烦恼。
安全性测试同样硬核。在实验中,电极经历了弯折、拉伸、外力挤压,依然保持容量不减;软包电池甚至通过了严苛的针刺安全测试——这是动力电池领域的“生死关”,能过的选手寥寥无几。
柔性、安全、耐候、高能——这四个词放在一起,几乎是储能领域的“四合一”大奖。正如许运华教授所言,这项研究不仅为未来“绿色电池”的研发奠定了材料基础,更为可穿戴设备、柔性电子等新兴赛道提供了全新的能源解决方案。
当然,从实验室的“惊艳”到生产线的“稳定”,中间还有很长的路要走。团队已经明确表示正加快推进成果转化与产业化进程。一旦有机正极材料实现规模化量产,我们或许会迎来一个不再为手机冻关机、不再担心电池起火、甚至可以把电池穿在身上的新时代。
(信息来源:新华社)
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