我国全固态电池超快充负极材料研究获进展
近日，中国科学院青岛能源所设计电子-离子协同导电网络，开发出Li-Al-Si-Zn四元合金负极，使全固态电池实现超快充放电。55℃下50C倍率72秒完成充放电，容量105.6mAh/g；20C循环2050次、50C循环1460次后容量保持率均达80%。该成果为全固态电池超快充应用提供新方案。
全固态电池的瓶颈卡在哪儿？答案就藏在负极材料里。高倍率充放电时，电子传输慢、锂离子扩散受限、界面持续退化、枝晶疯长——这些问题搅在一起，让电池的倍率性能和循环寿命大打折扣。不过，中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究团队最近给出了一套新解法：他们设计了电子—离子协同导电网络（EICN），开发出一种Li–Al–Si–Zn（ASZ@Li）四元合金负极，让全固态电池实现了超快充放电，成绩相当亮眼。
这项研究发表在《ACS可持续化学与工程》上。简单来说，这种新型合金负极由LiAl、LiZn和LiSi多相组成——LiAl相负责搭建连续的电子导电网络，LiZn相促进锂离子快速均匀传输，富硅区域则承担可逆储锂和缓冲体积变化的任务。三者协同，把电子导电、离子传输和结构稳定性捏在了一起。更妙的是，这合金负极对硫化物电解质有很好的化学/电化学稳定性，压根不需要人工SEI防护层。
实测数据很能说明问题。在55℃条件下，ASZ@Li负极展现出优异的倍率性能和循环稳定性。与Ni90正极组装的全固态电池，在50C倍率下，仅需72秒就能完成一次完整充放电，同时保持105.6mAh g⁻¹的高可逆容量。循环寿命方面：20C倍率下，2050次循环后容量保持率仍有80%；50C倍率下，1460次循环后同样保持80%。
为什么能这么强？关键在于EICN的作用机制。铝的引入提升了电子导电能力，锌增强了材料的亲锂性并降低了锂离子迁移势垒，两者协同让电子和锂离子能快速同步传输。这种设计有效降低了界面阻抗，抑制了硫化物电解质的分解，并维持了稳定的界面结构——正是这些因素，让全固态电池在高倍率条件下的循环稳定性有了质的飞跃。
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