近日，濱江區白馬湖實驗室傳出消息：研究團隊用硼化物電解質造出了一款固態電池，能在零下20℃到120℃的溫度范圍里穩定工作。裝上它，無人機的續航有望翻兩倍還多。
“我們平時用的手機、開的電車，都是用液態鋰電池。在低溫狀態下，比如北方的冬季，續航可能會大幅下降。”白馬湖實驗室副總經理孫士恩介紹，“用固態電解質替換液態電解液，就是要從根源優化電池安全和續航性能。”
不過，固體和固體之間的離子傳導效率比液體低得多，為了讓離子能順利通過，行業通常得在電解質和電極之間施加40兆帕以上的外部壓力，但放在手機、智能穿戴這些追求輕量化的設備里，并不現實。
白馬湖團隊決定換個方向突圍。目前，行業主流大都盯著硫化物電解質，他們偏偏選了硼化物。孫士恩解釋，硫化物電導率確實高，但“性子”不穩，遇到濕氣可能產生硫化氫等有毒氣體；而硼化物的電阻低、熱穩定性更好，綜合性能相對均衡。此外，硼化物的儲量豐富，獲取便捷、成本更低，將來更適合商業化推廣。
白馬湖實驗室硼化物固態電池產品
選材料只是第一步。為了找到最佳配方，2024年4月，白馬湖實驗室組建一支固態電池團隊，一方面開展上萬次試驗，確定基礎配方體系。另一方面，創新內部結構，把負極和電解質層“粘”在一起，最終把外部壓力降到5兆帕以下。團隊已累計取得40余項自主知識產權，搭建起涵蓋材料、配方、電極、電芯等全鏈條專利體系。
另一個行業公認的“老大難”是鋰枝晶——電池用久了，負極材料表面會長出樹枝狀的金屬鋰晶體，容易刺穿電池，引發短路。團隊借著硼化物獨特的結構特性，引導鋰離子在表面均勻沉積，再配合負極改性工藝，有效抑制鋰枝晶生成。
團隊科研人員在操作設備
如今，研發成果亮眼：這款硼化物固態電池的能量密度達到400瓦時/公斤，循環充放電超過2000次，按照正常速度能把九成以上的電量放出來。今年初，團隊成功試制20安時的大容量電芯——同等體積下，這款電芯可以有效提升無人機30%至40%的續航時間。
這么“抗造”的電池能用在哪？團隊瞄準了三種場景：低空無人機、具身智能機器人、高端3C產品，尤其是機器人可能在工廠、災害現場等極端環境下工作，高安全、長續航是剛需。
