天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家單位，歷時(shí)數(shù)年攻關(guān)，成功研發(fā)出能量密度突破600瓦時(shí)/公斤的軟包電芯及480瓦時(shí)/公斤的模組電池，相關(guān)成果于8月13日以封面文章形式發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》。這一技術(shù)不僅將現(xiàn)有鋰離子電池性能提升2-3倍，更通過首創(chuàng)的電解液"離域化"設(shè)計(jì)理念，為下一代高能電池開辟了全新路徑。

傳統(tǒng)鋰金屬電池因電解液與鋰金屬界面反應(yīng)劇烈，易引發(fā)枝晶生長(zhǎng)、容量衰減等問題，導(dǎo)致其商業(yè)化進(jìn)程受阻。天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出"離域化溶劑化結(jié)構(gòu)"設(shè)計(jì)概念，通過引入特殊功能分子，打破傳統(tǒng)電解液中"主導(dǎo)溶劑化結(jié)構(gòu)"的單一模式，實(shí)現(xiàn)鋰離子傳輸與界面穩(wěn)定的雙重優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)核心成員、論文第一作者楊博士解釋，這相當(dāng)于在電解液中構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的"離子高速公路"，既提升離子電導(dǎo)率，又抑制枝晶生成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)的鋰金屬電池在500次循環(huán)后仍保持85%以上容量，且快充性能提升至15分鐘充滿80%。

目前主流動(dòng)力電池能量密度約為250-300Wh/kg，而天津大學(xué)研發(fā)的軟包電芯能量密度達(dá)600Wh/kg，模組電池能量密度480Wh/kg。這一數(shù)據(jù)意味著電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程可從500公里直接提升至1500公里以上，且電池包重量減輕50%；消費(fèi)電子領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)手機(jī)"一月一充"，無人機(jī)續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)3倍；航空航天領(lǐng)域衛(wèi)星、無人機(jī)等設(shè)備可大幅減少電池占載重比，提升有效載荷。胡教授透露，該技術(shù)無需改變現(xiàn)有電池產(chǎn)線工藝，團(tuán)隊(duì)已與寧德時(shí)代、比亞迪等企業(yè)展開合作，計(jì)劃三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。

《自然》期刊三位匿名審稿人一致認(rèn)為，該研究突破了鋰金屬電池電解液設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)框架，為高能電池商業(yè)化提供了切實(shí)可行的解決方案。美國(guó)斯坦福大學(xué)材料科學(xué)教授Mark Brongersma評(píng)價(jià)，離域化概念不僅適用于鋰金屬體系，更可能推廣至鈉離子、固態(tài)電池等領(lǐng)域，具有廣泛的技術(shù)延展性。

盡管技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，但高能電池的產(chǎn)業(yè)化仍需跨越成本與安全兩大關(guān)卡。團(tuán)隊(duì)透露，當(dāng)前材料成本較傳統(tǒng)電解液高約30%，但通過規(guī)?；a(chǎn)與工藝優(yōu)化，預(yù)計(jì)兩年內(nèi)成本可降至與傳統(tǒng)電池持平。針對(duì)鋰金屬電池的安全隱患，研究團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出智能熱管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并抑制熱失控。中國(guó)工程院院士陳立泉指出，600Wh/kg電芯的誕生標(biāo)志著我國(guó)在高能電池領(lǐng)域已從"跟跑"轉(zhuǎn)向"領(lǐng)跑"。