10分钟充电80% 黑磷快充电池关键技术获突破

科技日报记者 陆成宽

新一代超快充动力电池研究迎来新进展。记者23日从中国科学院电工研究所获悉，该所马衍伟、王凯研究员团队在黑磷快充电池关键技术上取得重要突破，成功破解黑磷负极材料在充放电过程中体积膨胀剧烈、导电性差等技术难题。

当下，新能源汽车、大型储能项目都急需充电更快、容量更高的电池，但传统石墨电池的负极性能已经接近天花板，很难再有大幅提升。黑磷材料储锂能力远优于石墨，是理想的下一代负极材料。然而，该材料一直存在导电差、充放电体积膨胀大、快充容易衰减报废等致命缺陷，一直无法实际应用。

为解决这些问题，科研团队从原子层面入手，创新性地在黑磷晶体内部精确构建了一种特殊的磷—氮化学键。这种方法相当于在材料内部预先“埋设”了微观开关，充电时能主动激活原本惰性的磷—磷键，大幅加快锂离子的传输速度，有效抑制了体积膨胀带来的破坏，让黑磷负极能在超高速度充电时稳定工作。

更重要的是，基于这项新技术，科研团队成功制作出黑磷负极、磷酸铁锂正极的软包电池原型。实测数据显示，该电池能量密度达到282瓦时/千克；快充性能极强，10分钟就能充进80%的电量；而且循环稳定性出色，经过数千次充放电循环，性能依旧稳定。

王凯表示，这项技术为下一代高能量、高功率储能电池开辟全新路线，将有力推动我国新能源汽车、电网储能、特种储能装备技术升级，大幅提升我国在全球先进储能领域的竞争力。

（中国科学院电工研究所供图）