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28.06.2026 21:19

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这种陶瓷电池可以轻松承受高达 150°C 的极端温度。

照片:Pixabay
照片:Pixabay

由于其高能量密度,标准锂离子电池如今不可或缺,但它们也存在重大风险。其内部的液态电解质易燃,一旦受损或暴露于高温下,便可能引发爆炸或危险的化学火灾。这限制了它们在航空航天设备、军事系统和物联网 (IoT) 工业传感器等先进技术领域的应用。固态电池提供了一种解决方案,用固态介质取代了液态电解质。然而,由于物理限制,迄今为止,生产用于小型设备的全陶瓷固态电池仍然极其困难。陶瓷层越薄,整个结构就越脆弱,越容易破裂。

中国研究人员巧妙地运用多层堆叠技术解决了这一工程难题。这种方法既能保证各层足够薄以实现高能量密度,又能保证各层足够坚固以防止机械损伤。在材料同时加热的过程中,会在各层边界处自然形成一层微观化学层。这层化学层如同粘合剂一般,填充所有内部空隙,将电池牢固地连接在一起,同时还能保证锂离子的顺畅快速移动。

最终研制出的电池具有极高的柔韧性,可在 150°C 的高温下稳定运行。在这种温度下,普通智能手机电池会在几分钟内膨胀、爆裂甚至起火。然而,由于这是一种全新的实验性方法,我们应该谨慎预测其能否立即大规模应用。在室温下进行测试时,该电池在经过 100 次充放电循环后,仍保持了 76.2% 的初始容量。虽然这在实验室条件下表现良好,但在实际应用中,日常电子产品需要具备更高的长期耐久性,能够经受数千次循环的考验。

然而,这项技术具有降低制造成本的巨大潜力。它无需任何外部压力即可保持形状,而这通常是其他固态电池设计面临的问题。更重要的是,它可以在普通空气中制造,而无需在昂贵的密封真空实验室中制造。这种电池完全不可燃,即使在长时间的直接火焰照射下也能保持形状,为下一代智能可穿戴设备的商业化铺平了道路。


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