美国能源部阿贡国家实验室与芝加哥大学的研究人员取得新突破，找到了提升全固态电池能量密度和周期寿命的方法。相关成果发表于《科学》杂志，为新一代电池技术迈向商业应用迈出关键两步。

全固态电池由固体组件构成，不含液体或凝胶材料，相比传统锂离子电池，具有安全性提升、重量更轻、寿命更长及能量密度更高等优势。然而，固体电解液与阴极材料间连接不良，阻碍离子流动，影响性能，接口问题成为开发全固态电池的挑战。

芝加哥大学阿贡杰出研究员兼教授Khalil Amine称：“解决固态电池中的接口问题是实现这一有前景系统的关键。”阿明和阿贡化学家徐桂亮带领团队，通过快速混合固体电解液、阴极及其他电池材料，触发“卤化物分离”过程。在此过程中，与氯等元素结合的锂原子移动到界面，使电池性能明显提升，寿命延长，且优于其他性能提升策略处理的全固态电池。

在某些测试情况下，卤化物分离电池能量密度超该类型电池理论极限。电池在100次充放电循环后性能完整，450次循环后性能仍保持在80%以上。室温下性能提升且无需额外加热，更利于商业应用。团队认为，高速混合(每分钟2000转、持续五小时)产生热量和剪切力，引发“机械化学反应”，触发卤化物分离并改善锂离子运动。

该工艺还能提升其他类型全固态电池性能。团队测试含硒和碲阴极的电池，发现卤化物分离效果相似，高速混合后性能更好，有望推动多种电池化学结构商业化。为观察原子层面卤化物分离，团队采用多种先进技术。徐桂亮说：“这项工作代表了这类电池系统的重大进展，特别是通过利用富含地球的硫，显著提升了能量密度、周期寿命和成本。”

出版详情：作者：Jieun Lee等；标题：《卤化物分离以增强全固态锂硫化电池》；发表于：《科学》（2025）；杂志信息: 科学。