近日，中國科學院物理研究所黃學杰團隊聯合中國科學院寧波材料技術與工程研究所和華中科技大學等機構，成功解決了全固態金屬鋰電池中固體電解質和鋰電極之間難以緊密接觸的難題。這一突破性研究成果已于10月7日發表在國際學術期刊《自然·可持續發展》上，并獲得該刊編輯推薦，標志著中國在下一代電池技術的國際競賽中取得重要進展。黃學杰教授近日在接受《環球時報》記者專訪時表示，全固態電池未來有望應用于人形機器人、電動航空、電動汽車等領域。電池技術是新能源汽車的“心臟”，利用這種新發現，未來電池包內可以填充更多活性材料，結合金屬鋰負極可使單體電池能量密度超500Wh/公斤，加上全固態電池系統的簡化，整車續航里程大幅度提升。

突破全固態電池的“界面之困”

全固態金屬鋰電池，被譽為下一代儲能技術的“圣杯”。它憑借更高的能量密度、更強的安全性，被全球科研機構與企業視為替代傳統液態鋰離子電池的核心方向。但長期以來，一個令人“頭疼”的難題始終制約其走向實用，即固體電解質與金屬鋰電極之間的“固-固界面接觸”問題。

黃學杰介紹說，傳統技術路線中，固體電解質與金屬鋰電極無法自然緊密貼合，界面存在大量微小孔隙與裂縫。這些缺陷不僅會大幅縮短電池壽命，還可能引發內部短路等安全隱患。為解決這一問題，行業普遍采用“外部加壓”方案，依賴笨重的機械裝置持續施加超過5MPa（相當于50個大氣壓）的壓力，這種設計直接導致電池體積龐大、重量激增，根本無法滿足新能源車、便攜電子設備等場景的實際需求。

黃學杰告訴《環球時報》記者：“最新公布的研究工作成果有效解決全固態金屬鋰電池中負極和固體電解質的固-固界面接觸難題，實現硫化物電解質全固態金屬鋰電池在低壓力甚至無壓力下正常工作。”

據介紹，中國研究團隊在硫化物電解質中引入碘離子，借助電場作用，讓碘離子在電極界面處聚集，形成富碘界面層。這層界面如同擁有神奇魔力，主動吸引鋰離子，將它們精準地填充進所有縫隙和孔洞，實現電極與電解質的緊密貼合，且無需外部加壓。

更關鍵的是，在標準測試條件下，這款電池經過數百次循環充放電后，性能依然保持穩定優異，遠超現有同類全固態電池的水平。“實驗證實，實施該技術可有效解決全固態金屬鋰電池負極和電解質界面零壓力下的穩定接觸問題，在正極材料的體積形變足夠小的情況下，全固態電池可以徹底擺脫外部加壓的束縛。”

顯著降低對稀缺金屬的依賴

新能源汽車的續航里程一直是焦點問題。全固態電池技術的突破，有望為這一領域帶來革命性變化。黃學杰表示：“移除外部加壓系統后，電池包內活性材料填充量顯著增加。結合金屬鋰負極可使單體電池能量密度超過500Wh/公斤，加上固態電池系統的簡化，整車續航里程大幅度提升。”

據《環球時報》記者了解，目前主流磷酸鐵鋰電池的能量密度約為200Wh/公斤，三元鋰電池可達300Wh/公斤。如果將能量密度提升至500Wh/公斤，意味著同樣重量的電池，可使電動汽車的續航里程實現翻倍增長。

黃學杰對《環球時報》記者說道，這項新技術“不僅制造更簡單、用料更省，還能讓電池更耐用”，同時“對全固態金屬鋰安全性提升也有利”。他進一步解釋道：“封裝設計方面，移除機械加壓系統，可提升電池包空間利用率，利于推進全固態電池產品化和適應多場景應用。”

除了續航與安全，該技術還為新能源車產業鏈的“降本增效”與“資源安全”提供了新路徑。當前液態鋰離子電池的正極材料高度依賴鈷、鎳等稀缺金屬，這些金屬不僅儲量有限、價格波動大，還存在進口依賴度高的問題，制約著產業鏈的穩定發展。

黃學杰強調說，“該技術通過解決金屬鋰負極與固體電解質的界面接觸與穩定性難題，為使用硫、硫化物、氯化物等正極材料創造了條件。這類正極材料資源豐富、成本低廉，可顯著降低對鈷、鎳等稀缺金屬的依賴，也符合電池材料可持續發展的戰略方向。”

從重要“跟跑者”轉變為部分“領跑者”

在全球能源轉型的浪潮中，中國在全固態電池領域的突破引起了國際社會的廣泛關注和高度評價。美國馬里蘭大學固態電池領域知名專家王春生教授在評價發表于《自然·可持續發展》的這份成果時直言：“該研究從本質上解決了制約全固態電池商業化的關鍵瓶頸問題，為實現其實用化邁出了決定性一步。” 他進一步對比稱：“傳統技術需要施加超過5MPa的外力來維持界面穩定，這種嚴苛條件嚴重阻礙了其產業化進程。而這項中國團隊開發的創新技術，從根本上改變了這一困境。”

黃學杰強調說：“在全球范圍內，全固態電池的研究和開發還處于你追我趕的階段，中國科學家正在持續做出貢獻。”他表示，此次技術突破的核心意義在于證明了以金屬鋰或鋰合金作為無機電解質全固態電池的負極“在工程化上是可行的”。這標志著中國在下一代電池技術的國際競賽中，已從重要“跟跑者”轉變為部分“領跑者”，為全球能源存儲技術的發展提供了中國智慧和中國方案。