新型电池技术突破: 金属绒电极增厚十倍, 储能提升85%

研究团队发现金属表面可成为离子传输的"高速公路"。

马克斯·普朗克医学研究所的科学家近日公布了一项具有里程碑意义的电池技术突破，该技术有望显著提升电池的能量密度和功率性能。由所长约阿希姆·斯帕茨领衔的团队发现，在电池电极中使用金属绒作为接触材料，不仅能大幅加速电荷传输，更可制造出比现行标准厚十倍的电极结构。

这项创新可使电池能量密度提升达85%，将对从电动汽车到便携电子设备的多个行业产生深远影响。

突破性发现：离子传输新机制

斯帕茨教授表示："这项发现建立在我们揭示的电极离子传输新机制之上。"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（通常为铜箔或铝箔）构成。然而，活性材料虽擅长储电，却存在离子传导性差的固有缺陷。

研究人员在新闻稿中解释道："这给电池制造商带来了两难选择：要么制造厚电极以获得高能量密度，但必须牺牲充放电速度；要么采用超薄电极确保快充性能，却要承受能量密度下降的代价。"目前标准电极厚度约为0.1毫米。

海德堡团队的研究表明，金属表面可成为金属离子的"高速公路"。他们发现锂离子在铜表面会脱去分子外壳，形成被称为亥姆霍兹层的电双层结构。斯帕茨强调："通过特制测量装置和理论计算，我们证实锂离子在亥姆霍兹层的移动速度比在电解液中快56倍。"

创新电极设计与性能突破

研究人员将活性材料与由百分之一毫米级金属丝编织的3D绒网结合，构建出三维电荷载体传输网络。这种创新设计不仅实现了适合电动汽车快充需求的十倍厚电极，还将接触金属等非储能材料用量减少约50%。与传统箔式电极相比，能量密度实现了高达85%的显著提升。

斯帕茨用自然界的三维血管网络作类比指出："通过二维层状结构供能的传统方式效率低下，我们的技术目标正是构建能够高效充放电的三维电荷载体传输网络。"

生产成本显著降低

除性能飞跃外，新型绒网电极在制造工艺方面也展现出显著优势。传统工艺需要将活性材料薄层涂覆在金属箔上，该过程不仅复杂，还涉及有毒溶剂。新技术则可采用粉末形式直接将活性材料填入绒网结构。

斯帕茨预估："通过干法填充工艺，我们有望节省30-40%的生产成本，生产设施占地面积也可减少三分之一。"他认为这项创新将显著提升欧洲制造商在快速发展的电池技术领域的竞争力，并表示："借助这项技术，我们有机会实现与亚洲厂商的并跑甚至超越。"

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