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选“硼”材 优配方

白马湖实验室固态电池研发取得突破

最近，位于杭州的白马湖实验室传出消息：研究团队用硼化物电解质造出了一款固态电池，能在零下20℃到120℃的温度范围里稳定工作。装上它，无人机的续航有望翻两倍还多。

7月7日，《浙江日报》刊发报道《选“硼”材 优配方 白马湖实验室固态电池研发取得突破》。 《浙江日报》 图

“我们平时用的手机、开的电车，都是用液态锂电池。在低温状态下，比如北方的冬季，续航可能会大幅下降。”白马湖实验室副总经理孙士恩介绍，“用固态电解质替换液态电解液，就是要从根源优化电池安全和续航性能。”

不过，固体和固体之间的离子传导效率比液体低得多，为了让离子能顺利通过，行业通常得在电解质和电极之间施加40兆帕以上的外部压力，但放在手机、智能穿戴这些追求轻量化的设备里，并不现实。

白马湖团队决定换个方向突围。目前，行业主流大都盯着硫化物电解质，他们偏偏选了硼化物。孙士恩解释，硫化物电导率确实高，但“性子”不稳，遇到湿气可能产生硫化氢等有毒气体；而硼化物的电阻低、热稳定性更好，综合性能相对均衡。此外，硼化物的储量丰富，获取便捷、成本更低，将来更适合商业化推广。

白马湖实验室固态电池团队研发的全固态软包电池样品。 王紫璇 摄

选材料只是第一步。为了找到最佳配方，2024年4月，白马湖实验室组建一支固态电池团队，一方面开展上万次试验，确定基础配方体系。另一方面，创新内部结构，把负极和电解质层“粘”在一起，最终把外部压力降到5兆帕以下。团队已累计取得40余项自主知识产权，搭建起涵盖材料、配方、电极、电芯等全链条专利体系。

另一个行业公认的“老大难”是锂枝晶——电池用久了，负极材料表面会长出树枝状的金属锂晶体，容易刺穿电池，引发短路。团队借着硼化物独特的结构特性，引导锂离子在表面均匀沉积，再配合负极改性工艺，有效抑制锂枝晶生成。

团队成员在进行不同阶段的实验。 王紫璇 提供

如今，研发成果亮眼：这款硼化物固态电池的能量密度达到400瓦时/公斤，循环充放电超过2000次，按照正常速度能把九成以上的电量放出来。今年初，团队成功试制20安时的大容量电芯——同等体积下，这款电芯可以有效提升无人机30%至40%的续航时间。

这么“抗造”的电池能用在哪？团队瞄准了三种场景：低空无人机、具身智能机器人、高端3C产品，尤其是机器人可能在工厂、灾害现场等极端环境下工作，高安全、长续航是刚需。