随着电动汽车、无人机和储能系统等对存储更多能量且使用寿命更长的电池需求急剧增加，韩国研究人员提出新方法，以克服传统锂离子电池(LIB)电极和电解质之间不稳定界面这一主要限制。

目前，大多数消费电子产品，如智能手机和笔记本电脑，依赖石墨电池。尽管石墨具有长期稳定性，但能量容量不足。与之相比，硅能存储近10倍的锂离子，是极具潜力的下一代阳极材料。然而，硅在充放电过程中体积会急剧膨胀和收缩，膨胀量可达原始体积的三倍，这种反复变化会导致电极和电解质间出现机械间隙，迅速降低电池性能。

为解决这一问题，研究人员曾尝试用固体或准固态电解质(QSSE)取代液体电解质，因其安全性和稳定性更高。但QSSE仍难以与不断膨胀收缩的硅保持完全接触，会随时间分离并降低性能。

近日，来自浦项科技大学(POSTECH)和西江大学的合作研究团队取得突破，开发出一种原位互锁电极 - 电解质(IEE)系统，能在电极和电解质之间形成共价化学键。该研究成果发表于《先进科学》杂志。

与传统电池组件仅接触不同，IEE系统将电极和电解质结合成化学缠结结构，类似用硬化砂浆粘合的砖块，即便在强烈机械应力下也能保持紧密连接。电化学性能测试显示，传统电池在几次充放电循环后容量就会降低，而采用IEE设计的电池能保持长期稳定性。

尤为突出的是，基于IEE的软包电池能量密度高达403.7 Wh/kg和1,300 Wh/L。与典型商用锂离子电池相比，其重量能量密度提高60%以上，体积能量密度几乎提高两倍。这意味着电动汽车续航里程可增加，智能手机使用相同尺寸电池运行时间可延长。

共同领导此项研究的浦项科技大学朴秀进教授表示：“这项研究为同时要求高能量密度和长期耐用性的下一代储能系统提供了新方向。”西江大学教授Jaegeon Ryu补充道：“IEE策略是关键技术，可通过显著增强界面稳定性加速硅基电池的商业化。”

更多信息：Dong‐Yeob Han 等，《共价互锁电极-电解质界面用于高能量密度准固态锂离子电池》，《Advanced Science》(2025)。