中国科学家刷新锂二次电池能量密度最高值

可以反复充放电的电池被称为二次电池。通过拓宽充放电电位、运用隔膜涂层技术等综合策略，中国科学院物理研究所的科研人员制成了超700瓦时每千克的超高能量密度软包锂离子二次电池。这一数据为已公开报道的锂二次电池的能量密度最高值，相关成果近日以研究快讯形式发表在《中国物理快报》，并已申请我国专利。

锂离子电池是能量密度高、综合性能最好的电化学储能体系，而提升能量密度是其研发的主要目标。当前，多个国家计划开发400至600瓦时每千克的锂电池。

将愿望转化成现实，困难可想而知。即使仅看电池能量密度单一指标，要实现进一步提升，不仅需要开发新型电极材料，提高材料储能的能量密度，电池设计也要趋于“极限”，例如增加电极厚度、减少电解液等非活性材料的质量和体积占比等。不过，这些方式会导致电池的充放电性能急剧变差，直至无法放电。

围绕这个问题，中科院物理所/北京凝聚态物理国家研究中心博士李泉、博士研究生杨旸在研究员李泓和禹习谦的指导下展开了探索。他们设计的高容量电池，正极采用高容量富锂锰基氧化物，获得了更高的材料储锂容量；负极使用超薄金属锂，通过隔膜涂层技术解决了超薄锂大面容量沉积可逆性，再结合降低电解液量等综合策略，实现超高能量密度电池的可逆充放电。

经第三方测试，这款超高能量密度软包锂二次电池首次放电质量能量密度达到711.30瓦时每千克，体积能量密度达到1653.65瓦时每升，这达到了目前已公开报道的锂二次电池的能量密度最高值。

科研人员表示，超高能量密度电池技术将为我国在高空、深空等特殊应用场景，以及未来电动航空领域对高性能电源技术的迫切需求提供可能的解决方案。不过，当前这一技术距离实际应用还有差距，电池安全、寿命等诸多问题仍需解决。