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关注七：固态电池通过改变电解质和电极材料提高安全性和能量密度
行业背景：电池技术是新能源车和储能等关键“双碳”技术的核心，而下一代电池的研究焦点是比目前商业化锂离子电池具有更高安全性和更大能量密度的全固态锂电池。与此同时，固态电池的研究也有望帮助手机等便携式设备解决类似的痛点。qMlednc
技术思路：固态电池是电动汽车的一个重要研究方向，该领域的研究成果包括：qMlednc
- 中国科学技术大学马骋教授提出了一种关于正极材料的新技术路线。对全固态电池而言，理想的正极材料需要至少具备两个条件，即优秀的离子电导率和良好的可变形性，而这两点都很难在氧化物材料中实现。因此，马骋课题组采用非常规的材料设计思路，选择氯化物，而非氧化物，构筑了一种全固态锂电池的新型正极材料——氯化钛锂(图9)。由氯化钛锂组成的复合物正极不需要包含额外的固态电解质即可实现相当高效的离子传输，而其良好的可变形性也有助于实现较长的循环寿命。
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图9：以氯化物取代氧化物作为正极活性物质。(图片来源：中国科大)qMlednc
- 固态电解质的使用有望解决传统锂离子电池中液体电解质引发的枝晶问题。麻省理工学院的研究团队发现，通过施加和释放力来控制枝晶生长的方法，可以使枝晶沿着特定方向生长，从而减少短路风险。虽然机械应力并不能完全消除枝晶形成，但它们可以帮助控制枝晶的生长方向。使用固态电解质有望提高固态电池的安全性和寿命，为电池技术的进一步发展提供了潜在的希望。
包括手机在内的便携式设备是固态电池另一个潜在的应用方向。在这一领域的研究动态有：qMlednc
- 日本山梨大学和早稻田大学的研究人员合作开发了一种全固态空气蓄电池，它使用质子交换膜为电解质并以具有氧化还原活性的有机物为负极。
- 小米宣布了预研固态电池技术，称这有望一举解决手机电池能量密度、低温放电性能和安全性三大痛点。
未来应用：目前许多电动汽车制造商和电池厂商都已开始布局固态电池并计划将其用于下一代电动汽车中。未来，通过提高构成材料的性能和优化，提高耐久性，固态电池也有望应用于手机和其他小型电子设备的电源中。qMlednc
技术突破性： ★★★★☆qMlednc
潜在应用领域：★★★★★qMlednc
商业化可行性：★★★★★qMlednc
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