清华团队固态电池研究获重大突破，“塑性铠甲”破解快充与寿命难题

近期，我国知名学府清华大学深圳国际研究生院的康飞宇教授和贺艳兵教授，携手天津大学的杨全红教授，在固态电池研究领域实现了突破性进展。他们成功构建了一种“外柔内刚”的梯度结构，为固态锂金属电池的研发带来了革命性的变革。这种结构宛如为锂金属负极表面穿上了一层“塑性铠甲”，为解决长期以来困扰固态电池行业的关键问题——界面失效，提供了全新的解决方案。该研究成果已经在线发表在国际顶级期刊《自然》上，受到了广泛关注。

固态锂金属电池凭借其卓越的高能量密度和相对较高的安全性，被广泛视为未来动力电池领域的发展趋势。它在电动汽车、大规模储能系统等领域展现出巨大的应用潜力。尽管如此，固态电池在推广应用过程中仍然面临着两大挑战：一是如何实现快速充电，二是如何确保其具备长期稳定的使用寿命。这两大难题的解决，对于固态电池技术的普及和商业化进程至关重要。

每块电池内部都有一层关键的“保护膜”，即固态电解质界面(SEI)。但在传统固态电池中，这层膜虽然坚硬但很脆弱，一旦破裂，不仅会拖慢充电速度，更会导致短路等问题，使得固态电池难以实现低温和大电流密度下的长寿命稳定循环，在快充和低温环境下电池寿命急剧缩短。

针对上述问题，科研团队创新性地提出了“塑性富无机SEI”的设计理念，开发出兼具优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲锂/疏锂特性的新型塑性SEI，大幅度提升了固态电池在大电流密度下和低温下的循环稳定性。

实践结果表明，采用“塑性铠甲”技术加固的固态电池在电化学性能方面表现出卓越的表现：在常温条件下，以及15mA cm–2的电流密度和15mA h cm–2的面积容量下，锂金属对称电池能够实现超过4500小时的稳定循环。即使在极端的低温环境，如-30℃时，该对称电池依然能够在5mA cm–2的电流密度和5mA h cm–2的面积容量下，持续稳定循环超过7000小时。这一卓越的性能表现，充分验证了“塑性铠甲”技术在提升固态电池稳定性和循环寿命方面的显著效果。

科研团队强调，这一成果在攻克固态电池界面失效难题上开辟了新的途径，对新型界面层的设计提出了关键的理论支持，并且为解决固态电池在实现快速充电和延长使用寿命之间的矛盾问题提供了新的解决方案。