近日，马克斯普朗克医学研究所的研究人员公布了一项具有突破性的电池技术，该技术有望打造出更强大、能量密度更高的电池。

此次研究由马克斯普朗克研究所所长约阿希姆·斯帕茨(Joachim Spatz)领导。团队发现，利用金属绒作为电池电极的接触材料，能够显著加速电荷传输，且可使电极厚度达到目前标准的十倍。斯帕茨表示：“这一研究的基础是我们在电极离子传输过程中发现的一种以前未知的机制。”

传统电池电极由储存电荷的活性材料和传输电流的接触材料(通常是铜箔或铝箔)组成。不过，活性材料虽擅长储存电荷，却是不良的离子导体。研究人员在新闻稿中解释，这让电池制造商面临两难：若将电极做得厚，虽能提高能量密度，但电池无法快速充放电;若把电极做得极薄，虽能实现快速充放电，却要接受能量密度下降的结果。当前电极厚度通常约为十分之一毫米。

海德堡团队研究表明，金属表面可充当金属离子的“高速公路”。他们发现，锂离子在铜表面会脱落分子壳，形成被称为亥姆霍兹层的双电层。斯帕茨强调：“使用专门开发的测量装置和理论计算，我们已经证明锂离子穿过亥姆霍兹层的速度比穿过电解质的速度快56倍。”

研究人员通过将活性材料与仅百分之几毫米厚的线制成的金属羊毛网络交织在一起，为电荷载体创建了一个3D供应网络。这种设计不仅使电极比传统电极厚十倍，同时保持适合电动汽车的快速充电和放电能力，还使用了大约一半的接触金属和其他非存储材料。与传统箔电极相比，其能量密度显著提高了85%。

斯帕茨指出：“通过二维层向材料提供电荷绝对不是高效的。”他将此比作自然界的三维血管网络，并强调：“通过二维层向材料提供电荷绝对不是高效的。这就是我们技术的目标：一个可用于高效充电和放电电池的电荷载体3D供应网络。”

传统电池电极由储存电荷的活性材料和传输电流的接触材料(通常是铜箔或铝箔)组成。但活性材料虽擅长储存电荷，却是不良的离子导体。研究人员指出，这使电池制造商陷入两难：电极做厚虽能提高能量密度，却无法快速充放电;电极做薄虽能实现快速充放电，但能量密度会下降。当前电极厚度通常约为十分之一毫米。

海德堡团队研究发现，金属表面可充当金属离子的“高速公路”。锂离子在铜表面脱落分子壳，形成被称为亥姆霍兹层的双电层。斯帕茨强调，经专门开发的测量装置和理论计算证明，锂离子穿过亥姆霍兹层的速度比穿过电解质快56倍。

研究团队通过将活性材料与仅百分之几毫米厚的线制成的金属羊毛网络交织，创建了电荷载体的3D供应网络。这种设计不仅使电极厚度比传统电极厚十倍，还保持了适合电动汽车的快速充电和放电能力，且仅使用约一半的接触金属和其他非存储材料，能量密度较传统箔电极显著提高85%。

此外，新型绒面电极在制造方面也具有显著优势。传统将活性材料薄层涂在箔片上的工艺复杂且有时有毒，而新型绒面电极工艺可通过将活性材料以粉末形式引入羊毛中来取代，实现干式灌装。斯帕茨估计：“采用干式灌装，我们大概可以节省30%到40%的生产成本，而且生产设施所需的空间也减少了三分之一。”