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前5个月黄埔海关辖区出口锂离子蓄电池同比增长超35%
据黄埔海关26日消息，今年1-5月，黄埔海关辖区出口锂离子蓄电池103.22亿元，同比增长35.05%。广东宇阳新能源有限公司是一家专注于锂电池储能研发、生产、销售及服务的国家高新技术及专精特新企业，产品广泛应用于家庭、工商业等场景，产品遍布全球80多个国家和地区。其自主研发的10千瓦时家用储能电池可持续满足四口之家连续5小时的稳定供电，出口至东南亚、中东等地区。锂电池作为我国出口的“新三样”之一，属于第9类危险货物，其包装容器须经性能检验合格，出口前还须向属地海关申请包装使用鉴定。在海关查验环节，货物标签标识不规范、随附单证不完整等问题都会影响货物出口。为助力新能源电池合规高效出口，黄埔海关所属东莞长安海关主动对接宇阳新能源公司等大型锂电池生产企业，采取资料预审、预约检验、提前申报等便利措施。东莞长安海关属地监管科副科长黄叔恩介绍：“我们依托出口锂电池包装智慧监管业务场景工作改革，借助AI智能审核技术，叠加快速出证机制，实现出口申报当天递单、当天审核、当天取证。”广东宇阳新能源公司相关负责人表示，在出口锂电池包装智慧监管业务场景下，该公司备好货就可以直接联系海关，出货时间更加灵活机动，出口效率大大提升。接下来，黄埔海关将持续关注新能源电池企业出口动态，结合5月1日施行的《中华人民共和国危险化学品安全法》的具体内容，并针对企业关注的危险货物包装、标签等具体事项进行专题辅导，帮助辖区企业锂离子蓄电池产品安全高效出海。
来源：中国新闻网
日本“九巨头”欲抱团竞争中韩电池
面对中国电池设备企业在全球市场持续高歌猛进，曾经作为行业领头羊的日本电池产业界正试图通过一场“本土生产链革命”来扭转颓势。4月，日立、理光以及丰田旗下企业等9家日本储能电池设备制造商联合组建Swiftfab Energy Systems，试图通过将传统大型产线拆解为类似“积木”的独立单元的模式“降本提速”，以此作为对抗中国竞争对手的核心武器。《日本经济新闻》近日称，在一些国家试图将中国排除出本国电动车电池关键供应链之际，日本的这一计划有望吃下部分市场。然而这一愿景的真实效果已经引发不少质疑。2026年年初全球电动汽车电池市场份额9家日企谋划“搭积木”式合作“日本蓄电池行业正面临严峻的生存危机！”《日本经济新闻》的报道援引日本行业人士的分析称，尽管全球储能锂电池产品由索尼公司于1991年左右率先实现商业化，并由日企在此后10余年间主导全球市场，但截至2025年，作为“后起之秀”的中国企业已在全球电动汽车电池市场中占据高达70%的份额，韩国企业紧随其后，日本企业的存在感反而被大幅压缩。《日本经济新闻》的分析指出，造成这一困境的根源之一在于日本企业设备生产方式的严重滞后。传统模式下，一家电池企业新建工厂往往需要对接50余家供应商，各家设备厂商独立交付、分别调试。一旦其中任意一家受原材料或人力短缺等因素影响出现延期，整条产线的建设周期就会被大幅拉长。目前日本电池行业从产线设计到正式投产普遍需要耗时4至6年。此外，各设备厂商分工独立，传感器、电机等跨工序通用零部件也分散采购，规模效应无从发挥。日本电池供应链协会负责电池供应链强化工作的小池将树坦言：“尽管日本电池产业的业内人士已经意识到统筹采购可以压缩成本，但此前（日本企业）始终没有形成合作机制。”随着全球电动化浪潮的不断推进，为确保车用动力电池供给网络通畅，2021年4月，日本汽车领域相关企业决定联合成立日本电池供应链协会（BASC），最初成立时，会员数量为55家。今年4月，BASC旗下9家会员企业共同出资组建 Swiftfab Energy Systems，试图以“协同标准化”再次破局。Swiftfab社长喜田桂祐将新模式形容为“像积木一样将本土的生产元素拼接起来，就能搭建一整条产线”。具体路径包括：9家企业共同制定标准化的基础产线方案与设备规范；将设备小型化，使其可紧凑布置于集装箱单元内，从而压缩制造成本；各类通用零部件统一集中采购。通过这套模式项目预估客户从厂房动工到投产的整体综合成本可比传统模式降低七成，建设周期有望缩短一半至2到3年。喜田桂祐称：“这套成本水平足以让我们在海外市场与中国企业展开有力竞争。”从经济安全保障角度看，日本政府已于2022年将储能电池划定为“特定重要物资”。早稻田大学教授所千晴表示：“日本电池产品性能优异，但生产成本偏高。想要补齐成本竞争力短板，必须从生产设备等配套环节压缩整体开支。”“无论是开发还是投资，中国企业都在加速”当前全球动力电池市场的区域竞争格局高度集中，中国企业的领跑优势正持续放大。韩国研究机构SNE Research数据显示，2026年1至4月全球动力电池装车量达352.7吉瓦时，同比增长13.8%。前十强企业全部来自中、韩、日三国，其中7家中国企业合计份额已升至72.2%，宁德时代和比亚迪分别以超过40%和14%的份额稳居前两位，进一步对日韩企业形成市场优势。韩国电池企业虽保有核心技术和客户基础，但市场份额明显承压。LG新能源今年前4月位列全球第三，份额从去年同期9.5%回落至9.1%；SK On的市场份额由4.3%降至3.5%；三星SDI则跌出了全球前十名。在储能电池方面，中国企业同样领先优势明显。香港《南华早报》21日报道称，SNE Research的数据显示，2025年全球锂离子电池储能系统市场规模同比增长79%，达到 550 吉瓦时。其中，中国占比高达 64%。企业业绩数据也印证了这一点，宁德时代以30%的市场份额蝉联榜首，而全球排名前七位均为中国企业，合计占据83.3%的市场份额。中国已在整个电池价值链中占据主导地位，包括原材料提炼、关键材料生产、电芯制造和最终组装。国际能源署的数据显示，目前全球约85%的电池电芯产能集中在中国。除份额争夺外，中韩在下一代电池技术上的竞争也在升温。据《韩国时报》报道，固态电池已成为双方竞争的关键领域，中国企业依托规模制造和快速商业化能力加快布局，多家车企提出2027年前后扩大应用或量产；韩企则侧重先进材料和高端技术路线，试图在未来技术竞争中守住优势。目前，日本企业也在瞄准新一代固态电池技术的研发，不少日本企业甚至期望借此反超中韩企业。据韩联社报道，过去20年来，中国和韩国在固态电池专利申请方面增长最快，中国年均增长率为20%，韩国为18%。《韩国时报》的报道认为，韩国企业致力于推进电池化学技术的研发，而中国企业则优先考虑快速实现新产品的产业规模化生产。日本化学巨头出光兴产与丰田也在联合开发固态电池，但出光兴产研发负责人在接受采访时坦言：“中国企业（在固态电池方面）的技术已经相当先进，令我们感到威胁。无论是开发的速度，还是投资的实力，中国企业都在全力加速。”尽管如此，日本企业在当前全球电池市场中的存在感依然有限。以松下为例，今年前4个月市场份额已由去年同期的4.0%降至3.4%。这使得日本更加迫切地寻找车载电池规模竞争之外的突破口。据日本《读卖新闻》报道，日本政府正修订“蓄电池产业战略”，计划到2035年将本土电池制造企业销售额提升至当前的3倍，并重点攻坚人工智能（AI）数据中心高输出电池、全固态电池等前沿领域。Swiftfab的模块化设备方案，正是这一战略在产业落地层面的具体抓手。“去中国化”并不现实针对日本联合体能否借此取代中韩电池全球供应链主导地位的问题，中国汽车行业相关专家在接受《环球时报》采访时给出了较为审慎的判断。汽车行业分析师钟师表示，相比中韩电池企业，已经在综合产品竞争力上落后的日企必然要在技术、工艺、成本上做出应对之策，从某种程度来看，这9家日本企业主动“抱团”是一种有效方式，可以集本土产业链之优势，减少重复建设，缩短产出周期。不过，钟师分析称，未来，中日韩电池企业既要拼技术研发，更要拼制造工艺革新。由于电池的工艺链很长，日方推出“模块化电池工厂”应是在最后几道工艺上做了独自的革新，并不是颠覆整个电池制造工艺，企业的工艺革新都是靠日积月累从每个局部展开的。中国汽车专家贾新光告诉《环球时报》记者，根据一些报道，日本全新的电池工厂可将锂电池生产线拆解为标准化模块，但这一模式现阶段更多是一种理想化构想，距离成熟落地并赢得市场检验还有极大差距。“目前电池涂布机长度也就30至40米，电芯组装线30至40米，本身就是高度模块化的，因此日本企业提出‘搭积木生产线’这一名词实际上并非高深的技术。”贾新光还分析称，能源与基础设施短板进一步制约日本电池技术产业化。电动汽车电池的快充技术依赖高电压、大电流供电，需要改造电网，增加电力供应，建设快充设施，中国依托成熟的光伏、风电产业，配套电网储能设施，支撑电池快充与规模化生产。而日本所有能源高度依赖进口，电力供应紧张，无法发展风光发电，核能发展也困难重重，现有电网承载力也无法适配大规模电动汽车快充需求，产业配套存在先天缺陷。对于日本企业押注的固态电池，贾新光表示，有行业研判数据显示，2030年全球固态电池产业化落地概率中，比亚迪为60%、宁德时代为30%，而丰田仅为8%。在理想的情况下，日本模块化电池生产线与固态电池技术最快仅能在2027年小范围装车试用，2030年才有望迎来产业化检验节点。中国汽车工业在这个节点上也会实现固态电池商业化。更令人关注的是，在这一日本电池企业联合体的目标客户中，全球最大电动汽车市场中国却被排除在外。《日本经济新闻》称，Swiftfab的新设备初期将主要面向日本国内电池制造商销售。未来计划拓展至欧洲、美国和印度市场。报道认为，企业接下来面临的核心课题，在于能否精准把握市场需求。由于该方案不将占据全球过半电动车电池市场的中国厂商列为目标客户，后续订单的增长前景存在不确定性。针对日企助力欧美供应链“去中国化”的市场预期，贾新光认为这并不现实。当前全球汽车市场格局已发生深刻变革，受国际局势影响，全球石油短缺对传统燃油汽车市场冲击严重，中国电动汽车凭借成熟供应链、高性价比出口成倍增长，产能供不应求，产业优势持续放大。全球电池产业竞争的核心是产业链、成本与规模化能力的比拼。日本试图通过技术单点突破重塑格局、助力欧美摆脱对华供应链依赖的算盘难以落地。
来源：环球时报
寿命突破2万次！钠电池为何一直被低估、误解？
从2023年底开启商业化，到2024年供应链初具雏形，再到2025年大容量商业化项目的频繁落地，钠电池产业走出一条跃升式路径，迎来产业发展破局。在业内人士看来，在钠电池高速发展的同时，市场的认知仍停留在循环寿命短、成本高的刻板印象中。未来，钠电池的规模化发展，需要在成本控制和技术提升两方面持续完善。钠电池正极材料技术路线主要分为三大主流技术路线：层状氧化物、普鲁士蓝（白）类化合物、聚阴离子化合物。目前，钠电池技术已经高度聚焦聚阴离子型钠电池和层状氧化物型钠电池，储能型钠电池的寿命和安全性正超出预期。材料创新打破“短寿”印象钠电池常被贴上“循环寿命短”“只能用于低速车或起步阶段”的标签。对此，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会专家委员楚攀对《中国能源报》记者直言，这是一种“认知滞后”，根源在于动力电池应用场景对公众视角的误导。市场上普遍认为钠电池循环寿命短，主要是受到层状氧化物型动力钠电池的影响。这类用于动力的钠电池循环寿命一般在2000—3000次，远低于储能锂电池6000—8000次的循环寿命。“事实上，用于储能的聚阴离子型钠电池，在正极、负极、隔膜等材料体系上均有突破性进展，这才是其寿命大幅增长的真正底牌。”楚攀向记者详细拆解了钠电池长寿的材料密码，在正极材料方面，聚阴离子型钠电池选用复合磷酸铁钠，这种材料拥有极其坚固的三维网络通道，内部孔隙宽敞，使得钠离子在嵌入和脱出时，整体晶格的体积变化率小于2%，从根源上保障其稳定性和长寿命。在负极材料方面，硬碳负极的孔隙率比传统石墨增大20%—30%，钠离子嵌入时几乎实现“零膨胀”，远低于石墨10%的膨胀率，极大缓解了充放电循环中的机械应力。此外，钠电池可以使用成本更低的铝箔。楚攀特别强调：“与锂枝晶相比，钠枝晶更软一些，在电池内部形成枝晶之后，不易刺穿隔膜，避免了因内部短路导致的突发性电池死亡。”在储能场景最常用的充放电工况下，钠电池反而能展现出比锂电池更优异的寿命表现。楚攀比喻：“电池充放电本质上是一场离子的‘长途迁徙’。在低倍率下，钠电池正极不易产生微裂纹和结构坍塌，机械疲劳抗性远超锂电。”令人振奋的是，据楚攀透露，在长时储能场景中，储能型钠电池的循环寿命已接近2万次。这让钠电池的度电成本实现了对锂电的反超。供应链闭环加速“替换”当前，钠电池的成熟度究竟到了哪一步？产品是否已经做好替代锂电池应用于工商业储能的准备？“钠电池的成熟度已经完成从‘概念论证’向‘标准化、货架化产品’的跨越。在工商业储能场景中，钠电池已经做好了在特定垂直场景下‘完全替换’锂电池的准备。”楚攀说。这种成熟度具体体现在两个核心维度的闭环。一是电芯壳体与制造线的“全面平台化”。楚攀指出，目前，钠电池全部采用与现有主流磷酸铁锂完全相同的方形铝壳体与尺寸标准。这意味着电池厂不需要耗费巨资重新开发一整套模具和Pack产线，原有的锂电生产线稍加调整即可无缝切换生产钠电池，标志着钠电制造工艺已经走向完全成熟，具备低成本快速扩产的基础。二是核心材料的“吨级”供应链闭环。长期以来，阻碍钠电降本的核心痛点在于硬碳负极依赖日本进口生物质，但这一局面已被彻底打破。楚攀介绍，化工巨头凭借煤基、树脂基、生物质基多条技术路线，近两年已实现高品质硬碳项目的千吨级、万吨级大批量量产。在正极材料端，无论是层状氧化物还是聚阴离子，也均由头部企业实现标准化的大规模稳定供货。上下游材料的国产化与规模化，正在加速降低钠电的成本。“储能市场的成本逻辑在未来2到3年内有可能发生根本性转变。”楚攀强调，其本质原因是储能电站选型考核指标从“唯初始投资成本论”，转向“全生命周期度电成本与安全性综合红利论”。随着钠电池长寿命、高安全、高效率的特性在示范项目中不断得到验证，钠电池储能将成为长时储能领域的首选方案。规模化发展仍需发力虽然钠电池的优势明显，但目前规模化发展仍需发力。钠电池单颗电芯能量密度约为锂电池的50%—60%，且出货价普遍在0.6元/瓦时以上，比锂电池贵约50%。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇向《中国能源报》记者表示，近期碳酸锂价格持续波动，此前一度在20万元/吨左右徘徊，目前已回落至每吨16万—17万元。与此同时，部分券商机构预测，未来碳酸锂价格可能回升至25万元/吨。如果碳酸锂价格突破15万元/吨，将推升锂电池电芯成本，从而为钠离子电池产业链带来发展机遇。具体而言，当碳酸锂价格维持在20万元/吨左右、铜价在10万元/吨以上时，锂电池电芯价格预计将达0.35元—0.42元/瓦时；而当前钠电池电芯价格大致在0.40元—0.60元/瓦时之间。在此价格体系下，钠电池将逐步显现其竞争优势。“如今碳酸锂价格走高推升了锂电池成本，为钠电等非锂路线争得时间窗口。”刘勇表示，未来钠电产业仍需靠技术创新降本增效，并深耕适配场景。未来2到3年将是钠电产业链发展的关键期。钠电池行业需在四大维度实现突破：一是推进技术的迭代升级，二是实现降本增效，三是拓宽应用场景，四是达成规模化应用效益。“特别是结合去年工信部发布的文件要求，2027年以后新型储能要向绿色化、智能化、高端化发展，这对钠电技术创新提出了更高标准。若未来钠电能够确立相对锂电的成本优势，其应用场景将大幅拓展。”刘勇表示，据预测，钠电有望挤占全球铅酸电池市场40%—60%的份额，同时还将抢占约10%—20%的储能市场空间。
来源：中国能源网
中国钠电集团与大连化物所共推聚阴离子型钠电池产业化
6月8日，中国钠电集团有限公司与中国科学院大连化学物理研究所在辽宁大连正式签署战略性科研合作项目协议。一方是钠电赛道快速崛起的产业主力军，一方是我国能源化工与先进储能领域的科研国家队，这场强强联合，为中国钠离子电池产业化进程按下了加速键。中国钠电集团董事局主席、中钠能源（扬州）有限公司董事长严加春，大连化物所副所长李先锋出席签约仪式。中国钠电集团合伙人、首席战略官李锦秋与大连化物所科技合作处处长张晨代表双方签署协议。产业需求精准对接科研力量，锚定聚阴离子技术路线作为坚定推进钠电全产业链布局的产业力量，中国钠电集团在正极材料这一核心环节，经过充分的技术研判与市场论证，锚定聚阴离子型技术路线作为大规模储能场景的主攻方向。此次牵手大连化物所，正是基于对这一路线前景的深度共识。聚阴离子型正极材料凭借结构稳定、循环寿命长、热安全性高等显著优势，在大规模储能领域极具竞争力。但材料本征电子导电率偏低、规模化制备工艺尚不成熟等产业化瓶颈，亟需源头性技术突破来打通量产“堵点”。这正是此次合作的攻关焦点。“中国钠电集团将充分依托大连化物所的前沿科研成果，加速新能源产业落地实施，把技术优势真正转化为产品优势、成本优势和市场优势，为我国新能源产业核心竞争力提升提供坚实的产业支撑。”集团董事局主席严加春在签约仪式上表示。大连化物所副所长李先锋指出，大连化物所新能源技术成果与中国钠电集团的产业需求高度契合，希望双方以此次合作为契机，推进全方位战略协作，加快新能源技术在辽宁乃至全国的转化落地，为新能源产业高质量发展贡献科技力量。从实验室到生产线，构建产业化快速转化通道此次合作的鲜明特点，是不满足于传统的“企业出题、院所解题”模式，而是致力于构建深度融合的产业化联合攻关机制。根据协议，双方将围绕高性能聚阴离子型正极材料及相关技术，从源头材料设计与工程化工艺两个维度展开联合攻关，同步推进技术迭代与量产验证，形成具有自主知识产权的核心技术体系。这意味着，中国钠电集团的工程技术团队和市场端需求反馈，将更早地介入研发环节；大连化物所的前沿科研成果，也将更快速地导入集团的产业化平台。“并行作战”的协同机制，有望大幅缩短新技术从实验室到生产线的转化周期。完善全产业链布局，抢占钠电商业化窗口期当前，钠离子电池产业正从技术验证期快速迈入商业化放量期。能否在这一窗口期完成核心材料的低成本、高性能量产，直接决定着企业在未来市场竞争中的位置。对中国钠电集团而言，此次合作是补齐正极材料端技术短板、健全钠电全产业链的关键落子。集团将持续整合技术研发、产业投资、项目落地、市场应用等各环节资源，以科研院所的前沿突破为创新源头，以自身的规模化制造能力和市场渠道为转化出口，构建完整的产业闭环。签约仪式后，双方团队还就技术路线优化、产业化节奏安排、后续合作模式等具体议题进行了深入交流。随着此次合作项目的有序推进，中国钠电集团在聚阴离子型钠电池领域的技术储备和产能布局将进一步夯实，在国内钠电产业版图中的竞争力也将得到有力提升。产业主力军与科研国家队的携手，不仅关乎一家企业的战略进阶，更关乎中国钠电产业在正极材料这一关键环节能否建立起自主可控的核心能力。在钠离子电池这条新路径上，中国钠电集团正以务实的产业投入和深度的产研协同，走得愈发坚定。
来源：中国网
超威集团安庆钠离子电池一期项目投产
6月13日，超威集团旗下安庆超仁能源科技有限公司6.5GWH钠离子电池一期项目投产仪式在安庆市迎江区隆重举行。本次投产，标志着超威集团绿色能源领域全产业生态布局再结硕果。安庆市委常委、常务副市长徐雄，市人大副主任梅耐雪，市政协副主席李文胜，迎江区区领导汪世平、谢长兵等，以及安庆市、迎江区各级政府部门、超威集团相关高管、产业链合作伙伴、行业专家齐聚一堂，共同见证这一重要时刻。上午9时许，投产仪式正式开始。超威集团安庆超仁能源科技有限公司总经理范鸣致辞，他表示，当下全球能源转型加速，钠离子电池凭借储量丰富、安全稳定、低温性能优异、成本可控等优势，迎来商业化元年，正式迈入规模化时代。公司自成立以来，始终致力于钠离子电池的落地与产业化。本次项目顺利投产，是公司坚持创新驱动、深化产业布局的重要成果。他指出，超威钠离子电池具备超高安全、超长寿命、超耐低温、快速充电等优异性能，从材料、电芯到PACK、电池组实现了全产业链战略布局；面向未来，公司将持续加大研发投入，紧盯行业前沿技术，不断优化电池能量密度、循环寿命等核心性能，用硬核实力抢占市场先机；坚持“技术为核、品质为本”，用过硬的产品赢得用户、赢得市场、赢得尊重；扎根安庆、回馈地方，联动本地配套产业，为安庆新能源产业集群高质量发展贡献力量。雅迪集团副总裁毕宁宁对项目顺利投产表示祝贺，并表示，雅迪与超威携手走过了20 余载风雨历程，始终是彼此最信赖的战略合作伙伴。二十多年来，双方共享技术成果、共拓市场版图、共担行业责任，用一次次深度协同，书写了中国新能源产业上下游共赢发展的典范。作为全球动力电池领域的领军企业，超威集团始终以技术创新为核心驱动力，凭借前瞻性的战略眼光和深厚的研发积淀，在钠电赛道上再次走在了行业前列。未来雅迪将继续与超威集团深化战略合作，加速超威钠电产品在雅迪全系车型的配套应用，共同推动钠离子电池在两轮电动车领域的规模化普及，为全球消费者带来更安全、更耐用、更便捷的绿色出行体验。
来源：超威能源
锂离子“轻装快跑”，电池充电高效又安全
智能手机、笔记本电脑、新能源汽车，都离不开锂电池的支撑。然而，充电慢、续航短、存在安全隐患等问题，仍然是锂电池面临的主要挑战。固态电池凭借高安全、高能量密度的优势，被视为下一代动力电池的核心技术方向。其中，聚合物基固态电池因成本低、柔韧性好、与电极界面接触优良、易于加工放大，有望率先实现大规模商品化。中国工程院外籍院士、福州大学教授张久俊，福州大学教授郑云团队在聚合物电解质领域取得突破。该团队巧妙利用内建电场、力学平衡等基础物理原理，为解决锂离子传输难题提供了全新思路，有望让电池充电更快、续航更久、安全性更高。相关成果日前发表于国际期刊《先进材料》和《美国化学会志》。“行路难”在于“路不好”如果把锂离子电池比作一座城市的交通系统，那么锂离子就是穿梭在道路上的“汽车”，电解质则是连接各个区域的“道路网络”。电池的充放电过程，本质上就是锂离子在正负极之间来回“奔跑”的过程。随着人们对电池各项性能要求的不断提高，传统液态锂电池的局限性日益凸显。其中，安全风险和能量密度短板，已成为其难以满足下一代应用需求的核心问题。而在聚合物基固态电池领域，如何进一步提升室温下的离子电导率与倍率性能，仍是其商业化道路上必须攻克的难题。锂离子在传统聚合物电解质中的传输速度并不算快。“传统聚合物电解质就像坑坑洼洼、障碍遍布的公路，锂离子在上面行进时不得不频繁减速、走走停停，很难跑得快。这会导致电池充电缓慢，使用寿命也大打折扣。”郑云说。从微观尺度上看，锂离子之所以“行路难”，是因为聚合物链上的氧原子会像无数只小手一样，将锂离子牢牢抓住。这种强烈的束缚作用，使锂离子每移动一步都需要克服巨大的能量障碍。科学家们尝试通过调整聚合物结构、添加增塑剂或无机填料等多种策略，减弱聚合物对锂离子的束缚力。这些方法虽然在一定程度上提高了离子电导率，但都存在着各自的局限性。“它们只能起到局部优化的作用。”郑云分析，“就像在一条崎岖不平的老路上，偶尔提高车辆行驶速度或修补部分路坑，虽然能起到一定作用，但并没有改变这条路起起伏伏、坑坑洼洼的根本问题。”内建电场成为“智能导航”“我们不应该只是去修补旧路，而要从根本上改变路的形态，建设一条新的‘高速路’。”两年前的一次课题讨论会上，郑云便提出了这一构想。研究团队跳出为传统材料改性的思维定式，以跨学科思维寻找灵感，将目光投向了物理学中的“内建电场”概念。从最初的分子设计、材料合成，到反复优化锌离子的掺杂比例和分布方式，团队成员经历了上百次实验失败。为精准表征内建电场的形成机制和作用效果，研究团队联合多个国家级测试平台，利用差分电荷密度分析、原位电化学表征等技术，从原子尺度揭示了离子传输的微观动力学过程，最终成功构建出一套新的聚合物电解质体系。内建电场是如何在微观尺度上发挥作用的呢？郑云解释：“我们在聚合物链上的氧原子附近，有序地引入带正电的锌离子作为帮手。锌离子对电子的吸引力更强，会像吸铁石一样，把氧原子周围的电子云拉向自己，从而形成了一段方向明确的内建电场。这降低了氧原子对锂离子的束缚力，相当于给锂离子铺设了一条阻力更小的‘高速路’。”研究团队发现，聚合物上的正极侧锌离子和负极侧醚氧，会自然形成一个稳定的定向内建电场，犹如在电解质内部布下了一张隐形电网。该电场能诱导电荷重新分布，均匀降低醚氧周围的电子云密度，从根本上弱化锂离子与聚合物之间的强配位作用，使锂离子的迁移能垒大幅降低，降幅超过55%，相当于大幅削低了锂离子需要越过的门槛高度。差分电荷密度分析进一步证实，电子从醚氧向锌离子转移，验证了内建电场的形成。“这样一来，锂离子便能轻松挣脱束缚。更重要的是，连续的内建电场会像智能导航一样，引导锂离子沿着指定方向快速移动，避免它们在原地打转。简单来说，就是把锂离子原本负重慢行的状态，变成了轻装快跑。”郑云说。快充性能和使用寿命提升这项技术最直观的作用体现在电池的快充性能和使用寿命上。研究团队组装了常见的磷酸铁锂电池进行测试。在约半小时就能充满电的2C倍率下，电池反复充放电5000次之后，容量依然能保持初始值的84%。“假如一辆电动车每两天充一次电，5000次循环相当于稳定使用超过27年，而续航能力只衰减不到两成，用户无需为电池不耐用而烦恼。”研究团队成员、福州大学博士生段松说。研究团队还组装了专门用于测试耐用性的对称电池。结果显示，该电池能稳定循环超过6000个小时，相比传统聚合物基电池，寿命直接提升了数倍。这对于航空航天、储能电站等对电池可靠性要求极高的应用场景，具有重要意义。在安全性方面，这项技术也带来了质的飞跃。锂枝晶是锂金属电池在充电过程中，因锂离子在负极表面不均匀沉积而形成的树枝状金属锂。其生长常常会刺穿电池隔膜，导致内部短路，进而引发热失控、起火甚至爆炸。而内建电场设计有利于促进锂离子的均匀、有序沉积，从而有效抑制锂枝晶的生长。值得注意的是，这项研究提供的不是一个特定的材料配方，而是一种普适的设计理念。以往的研究多通过改变材料的化学组成来优化性能，而这项工作开创了利用物理场调控离子传输的新范式。这意味着，内建电场的设计策略不仅适用于聚醚类聚合物电解质，还可拓展至其他类型的离子传导体系，为电化学能源器件的开发提供了一个新的技术平台。“团队将继续推动基础研究，同时加快推进中试线建设和产业化落地。”在福州大学新能源材料与工程研究院的实验室内，张久俊说。
来源：科技日报
