馬克斯·普朗克醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家近日公布了一項(xiàng)具有里程碑意義的電池技術(shù)突破，該技術(shù)有望顯著提升電池的能量密度和功率性能。由所長(zhǎng)約阿希姆·斯帕茨領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在電池電極中使用金屬絨作為接觸材料，不僅能大幅加速電荷傳輸，更可制造出比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)厚十倍的電極結(jié)構(gòu)。

　　這項(xiàng)創(chuàng)新可使電池能量密度提升達(dá)85%，將對(duì)從電動(dòng)汽車(chē)到便攜電子設(shè)備的多個(gè)行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

　　斯帕茨教授表示：這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)建立在我們揭示的電極離子傳輸新機(jī)制之上。傳統(tǒng)電池電極由儲(chǔ)存電荷的活性材料和傳輸電流的接觸材料（通常為銅箔或鋁箔）構(gòu)成。然而，活性材料雖擅長(zhǎng)儲(chǔ)電，卻存在離子傳導(dǎo)性差的固有缺陷。

　　研究人員在新聞稿中解釋道：這給電池制造商帶來(lái)了兩難選擇：要么制造厚電極以獲得高能量密度，但必須犧牲充放電速度；要么采用超薄電極確?？斐湫阅?，卻要承受能量密度下降的代價(jià)。目前標(biāo)準(zhǔn)電極厚度約為0.1毫米。

　　kaiyun優(yōu)惠信息

　　海德堡團(tuán)隊(duì)的研究表明，金屬表面可成為金屬離子的高速公路。他們發(fā)現(xiàn)鋰離子在銅表面會(huì)脫去分子外殼，形成被稱為亥姆霍茲層的電雙層結(jié)構(gòu)。斯帕茨強(qiáng)調(diào)：通過(guò)特制測(cè)量裝置和理論計(jì)算，我們證實(shí)鋰離子在亥姆霍茲層的移動(dòng)速度比在電解液中快56倍。

　　研究人員將活性材料與由百分之一毫米級(jí)金屬絲編織的3D絨網(wǎng)結(jié)合，構(gòu)建出三維電荷載體傳輸網(wǎng)絡(luò)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了適合電動(dòng)汽車(chē)快充需求的十倍厚電極，還將接觸金屬等非儲(chǔ)能材料用量減少約50%。與傳統(tǒng)箔式電極相比，能量密度實(shí)現(xiàn)了高達(dá)85%的顯著提升。

　　斯帕茨用自然界的三維血管網(wǎng)絡(luò)作類(lèi)比指出：通過(guò)二維層狀結(jié)構(gòu)供能的傳統(tǒng)方式效率低下，我們的技術(shù)目標(biāo)正是構(gòu)建能夠高效充放電的三維電荷載體傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　除性能飛躍外，新型絨網(wǎng)電極在制造工藝方面也展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)工藝需要將活性材料薄層涂覆在金屬箔上，該過(guò)程不僅復(fù)雜，還涉及有毒溶劑。新技術(shù)則可采用粉末形式直接將活性材料填入絨網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　斯帕茨預(yù)估：通過(guò)干法填充工藝，我們有望節(jié)省30-40%的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)設(shè)施占地面積也可減少三分之一。他認(rèn)為這項(xiàng)創(chuàng)新將顯著提升歐洲制造商在快速發(fā)展的電池技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，并表示：借助這項(xiàng)技術(shù)，我們有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)與亞洲廠商的并跑甚至超越。