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夏华荣:双空气电池重新定义电池安全性的极限

发布时间:2025-11-14 12:21:15

新加坡南洋理工大学夏华荣博士指出,能源转型,对电池技术提出更高能量密度、更快充电速度、更长使用寿命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。

ABEC 2025丨第12届中国(苏州)电池新能源产业国际高峰论坛现场

电池百人会-电池网11月12日讯(梁小婧 江苏苏州 图文直播)11月11-13日,由中关村新型电池技术创新联盟、ABEC组委会主办,电池网、海融网、我爱电车网、能源财经网、电池百人会联合主办的ABEC 2025丨第12届中国(苏州)电池新能源产业国际高峰论坛在苏州相城举行。

本届论坛以“求新应变 重塑价值——中国电池新能源产业大洗牌周期下的定力与韧性”为主题,汇聚了500+来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界精英代表。与会嘉宾通过多维度思想交锋与前沿洞察分享,共同探索新周期下的发展路径,推动价值对话与资源精准对接,共同擘画产业高质量发展的新增长曲线,为全球电池新能源产业注入可持续的发展动能。

新加坡南洋理工大学夏华荣博士

12日上午,新加坡南洋理工大学夏华荣博士在论坛上作了题为《双空气电池:重新定义电池安全性的极限?》的主题演讲,分享了电池关键性能的极限、前沿技术探索等,电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

论坛现场,夏华荣指出,能源转型,对电池技术提出更高能量密度、更快充电速度、更长使用寿命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。

电池充电速度的极限在哪儿?夏华荣称,电池中的动力学的步骤大概分为三个:锂离子在电解液里面的传输、锂离子在界面处的反应,锂离子在固态电极材料中的扩散。锂离子在电解液中和界面处的传输,可以通过优化电解液组成和表界面工程获得提高,使得锂离子在固态电极材料中的扩散成为限制充电速度的决速步骤。这一决速步骤的快慢可以通过特征扩散时间来标定,而特征扩散时间取决于电极材料的尺寸大小和扩散系数。因而,我们可以通过电极材料尺寸大小和扩散系数来推导出电池充电速度的理论上限。根据这一理论,单体电池的充电时间,是有可能降低到1分钟以内的。

电池关键性能的极限在哪里?夏华荣概括为,能量密度的极限、充电速度的极限、热安全性的极限。在热安全性上,仍未摆脱燃烧爆炸风险,由此引出核心命题——打造“烧不着、烧不炸、烧不坏”的本征安全电池。

探索前沿技术,如何设计出一款本征耐火的电池?关键在于设计出一款耐火的电解质。传统的有机电解质、水系电解液和固态电解质,要么烧得着,要么烧完就失效。通过利用强吸湿性溶质能够自发从空气中吸收足够水分形成水溶液的特性,选择能够耐火的溶质,夏华荣提出了Solute-in-Air的准气态电解质概念。这类电解质在火上加热,损失的仅仅是从空气中吸收的水分;置于室温环境下,会再次自发从空气中吸收足够水分,从而恢复离子导电特性。利用该自修复机制,夏华荣演示了在火上加热后可自修复的CaCl2-in-Air耐火电解质。将CaCl2-in-Air电解质引入Zn-Air电池,实现了关键正极材料和溶剂均来自空气的双空气电池,该电池在火上加热后可通过自修复机制恢复放电功能,不仅“烧不着”,同时也“”烧不坏”。该实验结果表明,设计实现耐火的电池是有可能的,这极大地提升了电池热安全性的耐高温极限。

夏华荣表示,目前,空气电池的探索以一次电池为主,实现了既烧不着也烧不坏,后续将会向二次电池推广。

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