新加坡南洋理工大學夏華榮博士指出,能源轉型,對電池技術提出更高能量密度、更快充電速度、更長使用壽命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。

ABEC 2025丨第12屆中國(蘇州)電池新能源產業國際高峰論壇現場
電池百人會-電池網11月12日訊(梁小婧 江蘇蘇州 圖文直播)11月11-13日,由中關村新型電池技術創新聯盟、ABEC組委會主辦,電池網、海融網、我愛電車網、能源財經網、電池百人會聯合主辦的ABEC 2025丨第12屆中國(蘇州)電池新能源產業國際高峰論壇在蘇州相城舉行。
本屆論壇以“求新應變 重塑價值——中國電池新能源產業大洗牌周期下的定力與韌性”為主題,匯聚了500+來自全球電池新能源產業鏈的“政、產、學、研、金、服、用”各界精英代表。與會嘉賓通過多維度思想交鋒與前沿洞察分享,共同探索新周期下的發展路徑,推動價值對話與資源精準對接,共同擘畫產業高質量發展的新增長曲線,為全球電池新能源產業注入可持續的發展動能。

新加坡南洋理工大學夏華榮博士
12日上午,新加坡南洋理工大學夏華榮博士在論壇上作了題為《雙空氣電池:重新定義電池安全性的極限?》的主題演講,分享了電池關鍵性能的極限、前沿技術探索等,電池網摘選了其部分精彩觀點,以饗讀者:
論壇現場,夏華榮指出,能源轉型,對電池技術提出更高能量密度、更快充電速度、更長使用壽命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。
電池充電速度的極限在哪兒?夏華榮稱,電池中的動力學的步驟大概分為三個:鋰離子在電解液里面的傳輸、鋰離子在界面處的反應,鋰離子在固態電極材料中的擴散。鋰離子在電解液中和界面處的傳輸,可以通過優化電解液組成和表界面工程獲得提高,使得鋰離子在固態電極材料中的擴散成為限制充電速度的決速步驟。這一決速步驟的快慢可以通過特征擴散時間來標定,而特征擴散時間取決于電極材料的尺寸大小和擴散系數。因而,我們可以通過電極材料尺寸大小和擴散系數來推導出電池充電速度的理論上限。根據這一理論,單體電池的充電時間,是有可能降低到1分鐘以內的。
電池關鍵性能的極限在哪里?夏華榮概括為,能量密度的極限、充電速度的極限、熱安全性的極限。在熱安全性上,仍未擺脫燃燒爆炸風險,由此引出核心命題——打造“燒不著、燒不炸、燒不壞”的本征安全電池。
探索前沿技術,如何設計出一款本征耐火的電池?關鍵在于設計出一款耐火的電解質。傳統的有機電解質、水系電解液和固態電解質,要么燒得著,要么燒完就失效。通過利用強吸濕性溶質能夠自發從空氣中吸收足夠水分形成水溶液的特性,選擇能夠耐火的溶質,夏華榮提出了Solute-in-Air的準氣態電解質概念。這類電解質在火上加熱,損失的僅僅是從空氣中吸收的水分;置于室溫環境下,會再次自發從空氣中吸收足夠水分,從而恢復離子導電特性。利用該自修復機制,夏華榮演示了在火上加熱后可自修復的CaCl2-in-Air耐火電解質。將CaCl2-in-Air電解質引入Zn-Air電池,實現了關鍵正極材料和溶劑均來自空氣的雙空氣電池,該電池在火上加熱后可通過自修復機制恢復放電功能,不僅“燒不著”,同時也“”燒不壞”。該實驗結果表明,設計實現耐火的電池是有可能的,這極大地提升了電池熱安全性的耐高溫極限。
夏華榮表示,目前,空氣電池的探索以一次電池為主,實現了既燒不著也燒不壞,后續將會向二次電池推廣。