前言
2026年7月16日，一條來自中國科學院青島生物能源與過程研究所的消息在固態(tài)電池領(lǐng)域投下了一枚重磅炸彈。
武建飛研究團隊提出并系統(tǒng)驗證了電子—離子協(xié)同導電網(wǎng)絡（EICN）設(shè)計理念，成功開發(fā)出新型Li–Al–Si–Zn（ASZ@Li）四元合金負極。基于這一設(shè)計，全固態(tài)電池在55℃下僅需72秒即可完成一次完整充放電，并在數(shù)千次循環(huán)后依然保持高容量。
72秒充滿、數(shù)千次循環(huán)、80%以上的容量保持率——這三個數(shù)字放在一起，足以讓任何一個關(guān)注電池技術(shù)的人停下來仔細看一看。
一、快充的“卡脖子”難題：負極為什么是“關(guān)鍵戰(zhàn)場”？
硫化物全固態(tài)電池憑借高能量密度和優(yōu)異的安全性，被公認為下一代動力電池的重要發(fā)展方向，更是當前全球新能源技術(shù)競爭的戰(zhàn)略制高點。
然而，一個長期困擾學術(shù)界的難題始終懸而未決：快充。
在高倍率充放電過程中，全固態(tài)電池面臨著多重問題交織的困境——負極電子傳輸緩慢、鋰離子擴散受限、固-固界面持續(xù)退化以及枝晶生長。這些問題相互耦合，嚴重制約了全固態(tài)電池的倍率性能和循環(huán)壽命，成為負極研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學瓶頸。
為什么負極會成為快充的“卡脖子”環(huán)節(jié)？
全固態(tài)電池的負極不僅要儲存鋰離子，還要同時完成兩件事：讓電子快速通過、讓鋰離子快速通過。傳統(tǒng)的負極材料往往只能做好其中一件——有的導電性好但離子跑得慢，有的離子跑得快但電子走不通。就像一個只能跑不能跳的運動員，總有一個短板拖后腿。
這一問題在全球?qū)W術(shù)界引發(fā)了廣泛關(guān)注。2025年，《自然·通訊》發(fā)表了一項關(guān)于“構(gòu)筑連續(xù)混合離子電子導電合金負極”的研究，指出全固態(tài)電池在高電流下面臨著體積變化中導電網(wǎng)絡脆弱和枝晶生長的雙重挑戰(zhàn)。美國加州大學圣地亞哥分校的研究團隊也在同期《自然·通訊》上發(fā)表了鋰鋁合金負極的研究，發(fā)現(xiàn)Li-Al合金在抑制枝晶方面優(yōu)于其他合金體系。
國際學術(shù)界已經(jīng)意識到：單一功能的負極材料已經(jīng)無法滿足全固態(tài)電池快充的需求。真正需要的，是一種能夠同時打通電子和離子兩條“高速通道”的系統(tǒng)性設(shè)計方案。
二、EICN：為負極鋪設(shè)“電子-離子高速路”
青島能源所團隊提出的EICN策略，正是對這一全球性難題的系統(tǒng)性回答。
研究團隊開發(fā)出的ASZ@Li四元合金負極，由鋰鋁（LiAl）、鋰鋅（LiZn）和鋰硅（LiSi）多相組成。這三相各司其職、協(xié)同作戰(zhàn)——
鋰鋁相構(gòu)建出連續(xù)的電子傳輸通路。好比為電極鋪設(shè)了一條“高速電子公路”，讓電子能夠快速通過。
鋰鋅相展現(xiàn)出極強的親鋰性，充當了鋰離子的快速、均勻傳輸通道。鋅的引入不僅增強了材料與鋰離子的親和力，還降低了鋰離子遷移的勢壘。
富硅區(qū)域則負責可逆地儲存鋰并緩沖體積變化。硅基材料雖然儲鋰容量高，但充放電過程中體積膨脹劇烈——富硅區(qū)域的設(shè)計正是為了解決這一問題。
三者協(xié)同，實現(xiàn)了電子導電、離子傳輸和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的統(tǒng)一。
更令人關(guān)注的是，ASZ@Li合金負極對硫化物電解質(zhì)具有優(yōu)異的化學與電化學穩(wěn)定性，無需額外構(gòu)建人工固體電解質(zhì)界面膜保護層。這意味著什么？意味著全固態(tài)電池的界面設(shè)計和制造工藝被進一步簡化了——少一道工序，就少一份成本、多一分可靠性。
通過原位XRD、密度泛函理論計算和多尺度結(jié)構(gòu)表征，研究團隊進一步厘清了EICN的深層工作機制。鋁的引入提高了材料的電子導電能力，鋅增強了親鋰性并降低了鋰離子遷移勢壘——雙管齊下，實現(xiàn)了電子與鋰離子的協(xié)同快速輸運。
青島能源所研究員武建飛介紹，這種設(shè)計從根本上降低了界面阻抗，抑制了硫化物電解質(zhì)分解并維持了穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)。
三、數(shù)據(jù)說話：72秒、2050次、1460次
一項技術(shù)突破的價值，最終要用數(shù)據(jù)來檢驗。
ASZ@Li合金負極與Ni90高鎳正極配對后，全固態(tài)電池交出的成績單令人震撼。
50C倍率下，僅需72秒完成一次完整充放電，并保持105.6 mAh g?1的高可逆容量。
20C倍率下循環(huán)2050次后，容量保持率達到80%。
50C倍率下循環(huán)1460次后，仍保持80%的容量。
更令人振奮的是實際應用層面的驗證——在30 mg cm?2高載量正極（面容量6.73 mAh cm?2）的條件下，全電池經(jīng)過520次循環(huán)后容量保持率達到86%。
30 mg cm?2的高載量正極是什么概念？當前大多數(shù)實驗室研究使用的正極載量通常在5-10 mg cm?2，30 mg cm?2已經(jīng)接近商業(yè)電池的實際應用水平。在這一載量下還能保持86%的容量保持率，意味著這項技術(shù)不僅僅是“實驗室里的漂亮數(shù)據(jù)”，而是具備了走向?qū)嶋H應用的潛力。
從國際對比來看，這一成績同樣亮眼。2024年發(fā)表于《先進材料》的一項研究通過動力學設(shè)計實現(xiàn)了室溫5C倍率下超過4000次循環(huán)。但青島能源所的突破在于50C——整整高出10倍的倍率，同時還能在1460次循環(huán)后保持80%的容量。從5C到50C，這不僅是數(shù)字的躍升，更是快充能力的一個數(shù)量級跨越。
四、為什么是“合金負極”？——從國際學術(shù)共識到中國方案
合金負極并非青島能源所的首創(chuàng)。但ASZ@Li的獨特之處在于，它不是單一合金，而是多相協(xié)同的系統(tǒng)工程。
國際學術(shù)界對合金負極的研究已有多年積累。美國材料研究學會（MRS）的一項研究曾系統(tǒng)比較了Li-Zn、Li-Si、Li-Sn和Li-Al等合金體系，發(fā)現(xiàn)Li-Al在防止電池短路方面表現(xiàn)最優(yōu)。然而，單一合金體系往往顧此失彼——Li-Al導電性好但離子傳輸不夠快，Li-Si儲鋰容量高但體積膨脹劇烈。
青島能源所的創(chuàng)新在于：把不同合金的優(yōu)勢整合到一個體系中。LiAl負責電子導電，LiZn負責離子傳輸，富硅區(qū)域負責儲鋰和緩沖體積變化——三個“專家”各司其職，協(xié)同作戰(zhàn)。這種“多相協(xié)同”的設(shè)計思路，正是對國際學術(shù)界“單一合金難以兼顧所有性能”這一共識的系統(tǒng)性突破。
正如武建飛團隊在論文中所指出的，這一研究“提出并系統(tǒng)驗證了電子-離子協(xié)同導電網(wǎng)絡設(shè)計理念，為突破全固態(tài)電池超快充瓶頸提供了新的材料設(shè)計范式”。
五、從實驗室到產(chǎn)業(yè)：一場正在發(fā)生的“快充革命”
72秒充滿，意味著什么？
意味著“充電比加油還快”正在從口號變成現(xiàn)實。當前最快的加油時間約3-5分鐘，72秒——不到一分半鐘——已經(jīng)大幅超越了這一基準。
但這項突破的意義遠不止于充電速度本身。
從應用場景看，高功率全固態(tài)電池的應用前景極為廣闊。低空經(jīng)濟（eVTOL飛行器）對電池的功率密度和安全性有著極致要求——飛行器起降階段需要極高的瞬時功率輸出，而固態(tài)電池的高安全性和EICN負極的高倍率性能恰好匹配這一需求。高端電動車的超快充需求同樣如此——當充電時間縮短到72秒，“里程焦慮”將徹底成為歷史。
從產(chǎn)業(yè)化角度看，ASZ@Li合金負極對硫化物電解質(zhì)的優(yōu)異兼容性意味著它可以直接適配當前主流的硫化物全固態(tài)電池體系。無需額外的人工SEI層，無需對電解質(zhì)體系進行大幅調(diào)整——這大大降低了從實驗室到生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)化難度。
從國際競爭格局看，這一突破同樣具有戰(zhàn)略意義。當前全球固態(tài)電池專利中，日本企業(yè)占比超過40%，豐田一家就持有超過1300項相關(guān)專利。青島能源所的EICN策略和ASZ@Li合金負極，代表了一條完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線——在核心材料層面實現(xiàn)了“不被卡脖子”的突破。
結(jié)語
2026年7月16日，青島能源所用一項“電子-離子協(xié)同導電網(wǎng)絡”的技術(shù)突破，向世界展示了全固態(tài)電池快充的另一種可能。
它不需要復雜的界面工程，不需要昂貴的人工SEI層，只需要一個多相協(xié)同的四元合金負極——LiAl鋪路、LiZn引路、富硅區(qū)域儲鋰——三者協(xié)同，打通了電子和離子的兩條“高速通道”。
50C倍率、72秒充滿、2050次循環(huán)、80%容量保持率——這些數(shù)字背后，是全固態(tài)電池從“實驗室的圣杯”加速變成“工廠里的現(xiàn)實”的堅實腳步。
正如武建飛研究員所言，這種設(shè)計從根本上降低了界面阻抗，抑制了硫化物電解質(zhì)分解并維持了穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)。當電子和鋰離子能夠在負極中暢通無阻地奔跑，快充就不再是一句口號，而是一個觸手可及的現(xiàn)實。
72秒，或許就是全固態(tài)電池快充時代的起點。而青島能源所的科學家們，用一塊四元合金負極，為這個時代寫下了第一個注腳。
