中科院青岛生物能源所等研究团队提出“蠕变局域化”策略助力实现长效全固态锂电池

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中科院青岛生物能源所等研究团队提出“蠕变局域化”策略助力实现长效全固态锂电池

文章导读

你是否想过，全固态锂电池的寿命瓶颈，竟靠“蠕变”这一看似负面的特性被巧妙破解？中科院青岛能源所崔光磊团队联合山东师范大学提出“蠕变局域化”新策略，首次实现铟锡铋合金负极与钛网骨架协同作用——合金自适应蠕变维持导电网络，钛网则精准分散应力，阻止材料失控迁移。在极低压力下，电池面容量高达5.56 mAh/cm²，循环3000次仍保持81.6%容量。这项突破不仅攻克了合金负极体积膨胀难题，更让高能量密度长寿命全固态电池离现实仅一步之遥。

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7月15日，据德国《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）杂志报道，中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究团队联合山东师范大学团队提出了一种创新性的“蠕变局域化”策略，成功解决了高容量合金负极在全固态锂电池（ASSLBs）中的电化学–力学耦合退化难题。

高容量合金负极（硅、铝、锡）是开发高能量密度ASSLBs的关键材料，但其应用长期受限于严重的界面应力、剧烈体积变化和高堆叠压力等本征性问题。对此，该研究团队提出一种创新的“蠕变局域化”策略：通过将具有蠕变特性的铟锡–铟铋（（InSn₄）_0.37（InBi）_0.63）合金负极与高截面惯性矩钛网骨架耦合，揭示了协同界面稳定机制——铟锡铋（InSnBi）合金通过自适应蠕变维持离子–电子互穿网络，而钛框架凭借其抗弯刚度重新分布局部应力，阻止异质应力集中驱动InSnBi向正极蠕变。这种分级应力管理机制通过适应大幅体积波动实现稳定循环，使ASSLBs在超高面容量23.05毫安时/平方厘米（mAh/cm²）和3兆帕（MPa）低堆压下均能稳定工作。所组装的全电池面容量达5.56 mAh/cm²，在2库伦倍率下循环3000次容量保持率达81.6%。该研究成果为破解ASSLBs电化学–力学耦合退化难题提供了新范式，是发展高能量密度ASSLBs的重要里程碑。