美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)在电动汽车电池领域取得重大突破，为增强美国交通运输业竞争力带来新希望。开发能实现快速充电和长续航的国产电动汽车电池，是提升美国交通运输业竞争力的关键，但延长续航里程所需的能量密度常以牺牲充电速度和电池寿命为代价。

ORNL研究人员通过集成一种新型集电器，成功制造出兼具卓越能量密度和持久快速充电能力的电池。该电池能在10分钟内恢复至少80%的电量，同时通过减少金属用量，特别是高需求的铜，缓解了美国供应链的压力。

首席研究员乔治奥斯·波利佐斯(Georgios Polyzos)称，此技术显著节省了近临界材料，所需铜和铝大幅减少，还大幅提高了10分钟充电所能实现的能量密度。

集电器作为电池关键部件，负责将电池内活性物质的电流传导至外部电路，通常由金属箔制成，电极两端各一个，铜箔用于阳极，铝箔用于阴极。但这些金属箔会增加电池重量，进而增加汽车总重量和驱动所需能量。

此次的新型集电器由行业合作伙伴Soteria电池创新集团制造，是一种夹在极薄铜层或铝层之间的聚合物。ORNL研究人员发现，这种新型组件可将集电器成本降低85%，为更长续航里程提供27%的额外能量，且经过一千次循环后仍能保持较高能量密度。即便在极端快速充电条件下，其性能也与传统集电器相当，但重量仅约为后者的四分之一，能让电动汽车在相同电量下行驶更远距离。

为确保该技术能扩大规模并实现商业化，ORNL研究人员在开放式电池制造工厂使用行业标准工艺制造了纽扣电池和袋式电池。波利佐斯表示，尽管较薄材料更易起皱，但团队找到了精确参数，成功将其融入卷对卷生产工艺。其他实验性集流体通常需昂贵且复杂的制造工艺，与标准卷对卷方法不兼容。

更多信息： Yue Feng 等，《用于高能锂离子电池的超快速充电金属化聚合物集流体》，《能源与环境材料》(2025)。