解锁固态电池新路线，白马湖实验室新成果让电池能量提升近2倍

　　一块白色的“布”，正被一层层叠进电池。

　　说它是布，因为它像布一样柔韧，可以卷曲、折叠。但它的真实身份是一块复合固态电解质材料。

　　白马湖实验室固态电池团队技术负责人张腾飞介绍，把这块“布”和正极、负极材料像“三明治”一样层层叠加，再经过叠片、封装，就能做成一块安全、耐造、能量高的固态电池。近日，记者走进白马湖实验室，和他聊了聊这块新型电池背后的故事。

　　像布一样的复合固态电解质材料 杨婧/摄

　　把“易燃液体”换成“难燃固体”

　　理解这块“布”的作用，得先了解我们每天都在用的电池。

　　一般情况下，电池由正极材料、电解质、负极材料构成。平时我们所使用的手机电池、电动车电池，里面的电解质是易燃的有机溶剂。一旦电池被穿刺、挤压，电解液泄漏就可能引发安全问题。

　　而固态电池的核心理念，就是把这层“易燃液体”换成“难燃固体”，从而预防泄漏发生。目前国内外头部电池企业大多选择硫化物固态电解质路线，离子电导率高，接近液态电解液水平，“但是硫化物遇到湿气会反应，产生有毒气体，存在一定安全隐患。”

　　白马湖实验室硼化物固态电池产品 杨婧/摄

　　围绕固态电池，白马湖实验室团队选择了另一条路——用硼化物作为电解质材料，“硼化物本身热稳定性极好，就像一块陶瓷，你很难把它点着。”张腾飞说，“生产条件可以相对温和。”

　　但要把“固体”做成电池，没那么容易。传统液态电池做电极膜要加溶剂，溶剂污染环境不说，在固态电池里还会和固态电解质“打架”，导致电池没法正常工作。对此，团队采用了全干法工艺。

　　不加一滴溶剂，直接把粉体材料和其他添加剂混合，压成干的薄膜。“目前头部企业也在做干法工艺，但他们主要做正极干法。我们完成了从正极、电解质到负极全链条突破。全程不需要使用任何电解液，既环保，又能在后续放大生产时进一步降低成本。”张腾飞说。

　　像“三明治”的电池，性能有多强？

　　先看一组数据。从电芯角度，传统液态动力锂电池能量密度大概是200-250Wh/kg，高端三元液态电池能做到300Wh/kg。而白马湖实验室研发的硼化物固态电池能量密度可以达到400Wh/kg，比传统液态电池能量高近2倍。

　　简单来说，同样体积的电池，无人机原来能飞1小时，现在能飞一个半小时以上，无人机续航可以提升30%到40%，对工业级巡检、物流配送来说，是质的飞跃。

　　不仅如此，电池的循环充放电“寿命”也得到了显著提升。白马湖实验室助理研究员鞠顺隆介绍：“电池用久了，负极表面会长出树枝状的金属锂晶体，像‘冰锥’一样容易刺穿电解质层，引发短路。团队依托硼化物材料本身的结构特性，引导锂离子在负极表面均匀沉积，再配合负极改性工艺，有效抑制了锂枝晶的生长。”

　　团队科研人员在操作设备 杨婧/摄

　　电池里，电的产生靠离子在正负极之间的移动。固态电池有个行业公认的“老大难”：外部工作压力。全固态电池内部是固体和固体接触，界面接触面积小，行业普遍需要施加40兆帕以上的外部压力才能保证离子正常传输。

　　“40兆帕相当于有一个千斤顶压在电池上面。”鞠顺隆说，“这么大的压力需要厚重的加压结构，既挤占电池内部空间、降低能量密度，也根本没法用在手机、智能穿戴这些轻量化产品上。”

　　团队通过结构创新，把负极和电解质层做了一体化设计，让界面结合更紧密。再配合原位监测手段，在电池运行中实时观察界面接触情况。最终把所需外部压力从40兆帕逐步降到10兆帕、5兆帕。让固态电池具备了“轻装上阵”的可能。

　　这些场景有望最先用上这块电池

　　卸下千斤顶，原本被束缚住的应用场景也就变多了。团队目前锁定了三个方向：低空无人机、高端3C产品、具身智能机器人。

　　哪个产品有望最先用上这块电池？张腾飞表示：“无人机领域有望最先应用，工业级无人机本身价格不菲，电池在整机成本中占比不算最高，但对续航提升的价值巨大，一次起飞能多巡检几十公里线路、多送几单货。其次是高端3C产品，如智能手表、AR眼镜、折叠屏设备，追求轻薄化和长续航，低外部压力设计刚好适配。”

　　至于具身智能机器人，团队认为，这是最有潜力的方向。目前，机器人对电池的定制化要求极高，不同形态的机器人需要不同形状、容量和放电特性的电池，验证测试也更为严苛。但从长远看，工业人形机器人和特种救援机器人对安全性和续航的刚性需求极强，是固态电池非常重要的应用场景。

　　既要安全，又要续航强，还要应对外部工作压力、实现快速量产，面对这些需求，白马湖实验室的研发团队没有“偏科”。张腾飞说：“我们不追求单项指标的极致，而是追求安全、性能、成本三者的最优平衡。”

　　如今，这块形似“三明治”的电池正从实验室一步步飞向低空经济，融入具身智能，迈向更广阔的天地。